El viento solar que golpea la magnetosfera del lado diurno de la Tierra provoca turbulencias, como aire sobre un ala. Los físicos de la Universidad de Rice han desarrollado nuevos métodos para caracterizar cómo eso influye en el clima espacial en el lado nocturno.

Rara vez hay silencio allá arriba. El viento solar fluye alrededor de la Tierra y se adentra en la noche, pero mas cerca del planeta, paquetes de plasma quedan atrapados en la turbulencia y se hunden hacia la Tierra. Esa turbulencia provoca grandes ondulaciones en el plasma.

Con la ayuda de varias naves espaciales y herramientas computacionales desarrolladas durante la última década, Los científicos del arroz dirigidos por el físico de plasma espacial Frank Toffoletto ahora pueden evaluar las ondas, llamadas ondas de flotabilidad, causado por la turbulencia.

Estas olas u oscilaciones, Se han observado en la fina capa de flujo magnético a lo largo de la base de la hoja de plasma que se aleja del lado nocturno del planeta. La teoría de Rice es la primera en cuantificar su movimiento.

La teoría agrega otro elemento al modelo de convección de arroz, un establecido, Algoritmo de décadas en desarrollo que ayuda a los científicos a calcular cómo reaccionará la magnetosfera interna y media a eventos como tormentas solares que amenazan a los satélites, comunicaciones y redes eléctricas en la Tierra.

El nuevo papel en Física espacial JGR por Toffoletto, El profesor emérito Richard Wolf y el ex estudiante de posgrado Aaron Schutza comienzan describiendo las burbujas ("ráfagas de flujo masivo" predichas por el alumno de Wolf y Rice Duane Pontius en 1990) que retroceden hacia la Tierra a través de la cola de plasma.

Funcionalmente son el reverso de las burbujas de aire flotantes que se mueven hacia arriba y hacia abajo en la atmósfera debido a la gravedad, pero las burbujas de plasma responden a campos magnéticos. Las burbujas de plasma pierden la mayor parte de su impulso en el momento en que aterrizan en el nivel teórico, Límite en forma de filamento entre la lámina de plasma interna y la plasmasfera protectora.

Eso establece el límite de frenado en una suave oscilación, que dura solo unos minutos antes de estabilizarse nuevamente. Toffoletto comparó el movimiento con una cuerda de guitarra pulsada que vuelve rápidamente al equilibrio.

"El nombre elegante para esto es el modo propio, ", dijo." Estamos tratando de averiguar los modos propios de baja frecuencia de la magnetosfera. No se han estudiado mucho aunque parecen estar asociados con alteraciones dinámicas de la magnetosfera ".

Toffoletto dijo que el equipo de Rice ha descubierto en los últimos años a través de simulaciones que la magnetosfera no siempre responde de manera lineal a la fuerza impulsora constante del viento solar.

"Obtienes todo tipo de modos de onda en el sistema, " él dijo, explicando que los flujos a granel en ráfagas son uno de esos modos. "Cada vez que una de estas cosas llega volando, cuando golpean la región interior, básicamente alcanzan su punto de equilibrio y oscilan con una determinada frecuencia. Encontrar esa frecuencia es de lo que trata este artículo ".

Medido por la nave espacial THEMIS, los períodos de estas ondas son de unos pocos minutos y las amplitudes suelen ser mayores que las de la Tierra.

"Comprender la frecuencia natural del sistema y cómo se comporta puede decirnos mucho sobre las propiedades físicas del plasma en el lado nocturno, su transporte y cómo podría estar relacionado con la aurora, ", dijo." Muchos de estos fenómenos aparecen en la ionosfera como estructuras aurorales, y no entendemos de dónde vienen estas estructuras ".

Toffoletto dijo que los modelos sugieren que las ondas flotantes pueden desempeñar un papel en la formación de la corriente de anillo que consiste en partículas cargadas que fluyen alrededor de la Tierra, así como subtormentas magnetosféricas. todos los cuales están conectados a la aurora.

Dijo que no hace más de una década, muchas simulaciones de magnetosfera "se verían muy uniformes, algo aburrido ". El grupo de Rice está colaborando con el Laboratorio de Física Aplicada para incluir el Modelo de Convección de Rice en un código de magnetosfera global recientemente desarrollado llamado" Gamera, "llamado así por el monstruo japonés ficticio.

"Ahora, con modelos de mayor resolución y métodos numéricos mucho mejores, estas estructuras están empezando a aparecer en las simulaciones, ", Dijo Toffoletto." Este documento es una pequeña pieza del rompecabezas que estamos armando sobre cómo se comporta el sistema. Todo esto juega un papel importante en la comprensión de cómo funciona el clima espacial y cómo eso, a su vez, impacta en la tecnología. satélites y sistemas terrestres ".

El modelo de convección de Rice en sí se actualizó este mes en un documento dirigido por el reciente ex alumno de Rice, Jian Yang, ahora es profesor asociado de ciencias de la Tierra y el espacio en la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur, Shenzhen, Porcelana.