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    25 años de ciencia en el viento solar

    Ilustración de un artista de la nave espacial Wind, que se lanzó hace 25 años en 1994. Crédito:Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

    A principios de la década de 1980, los heliofísicos necesitaban respuestas. Querían aprender cómo proteger a los astronautas y los activos alrededor de la Tierra del clima espacial potencialmente dañino que resulta de nuestro tumultuoso sol. Para hacer eso, necesitaban comprender mejor los cambios constantes, sistema espacial dinámico alrededor de nuestro planeta, incluidas las mediciones de las propiedades del viento solar, la ondulación constante de partículas cargadas que salen del sol. Respondiendo a esta llamada fue la misión Wind, apropiadamente llamada, que se lanzó hace 25 años, el 1 de noviembre, 1994. Actualmente, el viento orbita en el primer punto de Lagrange, L1, un punto de equilibrio gravitacional entre el sol y la Tierra, lo que permite que la nave espacial esté de cara al sol en todo momento.

    Durante los últimos 25 años, El viento ha estado estudiando el gas calentado de las partículas cargadas, conocido como plasma, que llena el espacio entre los planetas. Las observaciones han permitido a los científicos comprender el viento solar y sus interacciones con el entorno cercano a la Tierra. Los datos del viento han sido fundamentales para dilucidar las propiedades del viento solar, clima espacial intenso, y espacio interestelar, además de ayudar a otras naves espaciales que han estudiado el sol de cerca.

    Hasta aquí, Los datos de Wind se han utilizado en más de 5, 000 publicaciones, y apoyó casi 100 títulos de posgrado. Ha estado tomando datos de manera constante durante 25 años, y tiene suficiente combustible en su órbita actual para durar hasta 2074. Los resultados científicos del viento son prodigiosos; estos son algunos de los mejores resultados de los últimos 25 años:

    1. Radio solar

    Al principio de su misión, Viento sintonizado con las frecuencias de radio del sol. Escuchando El viento pudo detectar un zumbido proveniente de nuestra estrella; el sol cantaba. Al rastrear los cambios mínimos en esta frecuencia, los científicos pueden observar de forma remota la superficie del sol y el clima espacial que se acerca a la Tierra.

    2. Polvo interestelar

    En los primeros años de observaciones, Los científicos notaron que sucedía algo interesante con los detectores de campo eléctrico de Wind a bordo de la misión. De vez en cuando, aparecería un gran aumento en los datos. Finalmente, Los científicos determinaron el origen de los picos:partículas de polvo ultrarrápidas que impactan en la nave espacial. Cuando estas partículas de polvo golpean al viento, crean diminutas explosiones de plasma al impactar, lo que resultó en picos de campo eléctrico en los instrumentos. Estas partículas pueden provenir del interior o del exterior del sistema solar, pero la mayoría de las partículas interestelares se mantienen fuera debido a la influencia del viento solar. No tenemos muchas herramientas en el espacio para detectarlos. Hasta ahora, el viento ha medido más de 100, 000 impactos de partículas de polvo. Los científicos pueden usar la información para determinar de dónde proviene este polvo y comprender mejor las propiedades del espacio fuera de la influencia de nuestro sol.

    3. ¿Acertar o fallar?

    El viento ha sido una gran parte para ayudar a los científicos a comprender las eyecciones de masa coronal, o CME. El viento fue diseñado para medir los campos magnéticos de las CME a su paso. Las eyecciones de masa coronal son gigantescas nubes de material solar que estallan en el sol, tirando de los campos magnéticos solares para el viaje. Desde la década de 1980, los científicos han mejorado su capacidad para determinar qué CME impactarían en la Tierra, y que echaría de menos la Tierra, basado en lo que observa Wind cuando pasa una CME. Esto permitió a los científicos del clima espacial hoy en día hacer modelos más precisos que les permitan determinar dónde impactará una CME. con solo ver cómo se ve a medida que se acerca a la Tierra.

    4. Hecho para durar

    Después de 25 años, El viento aún no ha terminado. El viento tiene suficiente combustible para seguir orbitando y tomando datos hasta 2074, otros 55 años de ciencia. Pero, ¿cómo se queda ahí arriba tanto tiempo? Para uno, está en una órbita estabilizada por giro. Esto significa que gira sobre sí mismo como una peonza, que lo mantiene estable en su órbita. Esto también significa que Wind no necesita usar mucho combustible para permanecer en su lugar. También está muy bien protegido, es altamente conductivo, de modo que el viento solar y otras partículas que interactúan con él no son motivo de preocupación para la nave espacial.

    Las misiones de la NASA continúan usando copas de Faraday para estudiar el viento solar, muy parecido al Experimento de viento solar de Wind que se lanzó en 1994, a la izquierda. A la derecha está la Parker Solar Cup a bordo de Parker Solar Probe, que se lanzó en 2018.Créditos:Izquierda:NASA / MIT; Derecha:. Crédito:NASA / Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica

    5. Alta certeza

    Además de la ingeniería de la nave espacial, los instrumentos fueron diseñados para triple redundancia, lo que significa que hay tres medidas independientes de densidad plasmática. Tener estos sistemas redundantes permite un análisis de datos de alta precisión, y significa que el viento se puede utilizar para calibrar instrumentos en otras naves espaciales. Wind registra estos datos en dos grabadoras, como un VHS o una cinta de casete. El satélite envía los datos a la Tierra, y solo una vez que se reciban los datos, Wind los escribirá.

    6. Un ciclo solar completo

    La longevidad del viento le ha permitido observar un ciclo solar completo de 22 años, el ciclo recurrente durante el cual todo el campo magnético solar invierte la polaridad. Es decir, cada polo magnético cambia de positivo a negativo o viceversa, luego vuelve a cambiar. El viento a largo plazo, Las observaciones de alta precisión han proporcionado a los científicos la única fuente única, observación continua del viento solar durante un ciclo solar completo.

    7. Reconexión magnética

    Durante un desvío a través del campo magnético de la Tierra, El viento voló por casualidad a través de una región que experimentaba un proceso llamado reconexión magnética. La reconexión magnética ocurre cuando las líneas del campo magnético se retuercen y eventualmente se rompen. Cerca de la tierra los campos magnéticos de nuestro planeta vuelan hacia los polos, trayendo haces de plasma de partículas de alta energía para el viaje y excitando partículas en la atmósfera superior de la Tierra. Cuando Wind midió este proceso, Los científicos descubrieron algo interesante:el proceso parecía no tener colisiones. Es decir, en lugar de ser empujadas —como una gota de agua empuja a la siguiente en un evento en cadena que crea una corriente— las partículas se movieron porque fueron guiadas por el campo magnético. Esto no era lo que se esperaba. Las partículas tienden a reaccionar entre sí, pero en el choque sin colisiones, esencialmente ignoraron la existencia del otro. El descubrimiento ayudó a explicar por qué la reconexión magnética observada fue mucho más rápida de lo que se predijo anteriormente mediante la reconexión que dependía de las colisiones.

    8. Inestabilidad del plasma

    Viento solar, a pesar del nombre, no se comporta como el viento en la Tierra. Cuanto más se aleja el viento de su fuente, el sol, cuanto más rápido y caliente se vuelve, a diferencia de cualquier fenómeno que experimentamos en la Tierra. Recientemente, Los datos del viento sugirieron que algo está sucediendo en el viento solar que podría explicar esta misteriosa propiedad:ondas ciclotrónicas de iones. Es un bocado pero las ondas de ciclotrón de iones son solo ondas electromagnéticas en las que los campos giran en ritmos ondulantes mientras se propagan también en el viento solar. El viento mostró que estas ondas de ciclotrón de iones aparecen en el viento solar cerca de la Tierra. Misiones como Parker Solar Probe tienen la capacidad de probar si tales ondas explican el problema del calentamiento coronal solar.

    9. El helio y el viento solar

    Uno de los instrumentos de Wind detectó una calidad interesante del viento solar. El experimento del viento solar utiliza una taza de Faraday, una placa recolectora de carga, para medir la velocidad, densidad, y temperatura del hidrógeno y el helio en el viento solar. Mientras estudiaba el viento solar durante 10 años con más de 2,5 millones de mediciones, Los científicos notaron que el viento solar nunca viajaba a menos de 161 millas por segundo. Más lento y el viento solar no pudo escapar de la superficie del sol. También vieron que cuanto más rápido es el viento solar, cuanto más helio había en él, casi no se observaba helio a las velocidades más bajas. Esto les dice a los científicos que el helio de alguna manera está ayudando a establecer la velocidad del viento solar, pero todavía están buscando el proceso exacto que lo causa. Otras misiones que vuelan más cerca del sol, como Parker Solar Probe de la NASA y Solar Orbiter de la ESA, programado para lanzarse en febrero de 2020 — puede proporcionar pistas adicionales.

    10. Cuerdas de fundente

    Los datos de alta resolución de Wind ofrecieron nuevos conocimientos sobre la frecuencia de un fenómeno solar llamado cuerdas de flujo. delgadas hebras de haces de campos magnéticos que salen del sol e interactúan con la magnetosfera de la Tierra. A diferencia de las CME más grandes que ocurren con más frecuencia durante el máximo solar, estas cuerdas de flujo aparecen con mayor frecuencia durante el mínimo solar. Los científicos continúan estudiándolos para comprender cómo interactúan con nuestra magnetosfera.

    Durante los últimos 25 años, Las observaciones del viento han ofrecido nuevos conocimientos sobre múltiples fenómenos solares y plasmáticos, incluyendo rayos gamma y física cinética. A medida que continúa sus observaciones del sol y el espacio cercano a la Tierra, El viento responderá a la solicitud de observaciones de viento solar y de plasma, y posiblemente introducir aún más misterios para estudiar en el futuro.


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