Nuevas técnicas de medición permitirán mejorar las mediciones de la ionosfera de la Tierra, clave para estudiar y reducir el impacto del clima espacial.
Las señales de radio se han utilizado para estudiar la densidad del plasma desde la década de 1920. Las fuentes de radio transmisoras incluyen ionosondas terrestres (radares especiales para el examen de la ionosfera), fenómenos astronómicos como púlsares y, más recientemente, señales de naves espaciales utilizadas para transmitir datos.
Por ejemplo, las señales de radio de los satélites de posicionamiento global (GPS) se utilizan para medir la densidad de la ionosfera de la Tierra. Sin embargo, la respuesta de la señal de radio al plasma ionosférico es más complicada que simplemente variar en función de la densidad. El campo magnético de la Tierra también afecta las fluctuaciones de sus ondas electromagnéticas.
Por ejemplo, la rotación de Faraday es un fenómeno bien conocido, como se muestra en la imagen de arriba. Pero, como técnica para medir el campo magnético, la rotación de Faraday se limita sólo a la parte que está orientada en la dirección correcta. El nuevo descubrimiento complementa la rotación de Faraday permitiendo una medición completa de la intensidad del campo magnético.
"Descubrimos que el campo magnético estaba introduciendo ruido en las señales de radio. El impacto inmediato de este trabajo es permitir mediciones mejoradas de la ionosfera de la Tierra. Además, todas las condiciones adversas discutidas sobre los peligros del clima espacial en última instancia son impulsadas por la Tierra. ionosfera respondiendo al plasma del sol", dijo Elizabeth Jensen, científica investigadora asociada del Instituto de Ciencias Planetarias.
Jensen es el autor principal del artículo "La búsqueda de mediciones de campos magnéticos perpendiculares en plasma" publicado en The Astrophysical Journal . "Al reducir el error en las señales GPS desde el horizonte y ampliar la cobertura a los polos, los problemas relacionados con las pérdidas de fidelidad de la comunicación mejoran inmediatamente".
El efecto del campo magnético perpendicular del plasma sobre la propagación de radio se muestra en la imagen de arriba. "Hemos descubierto cómo mejorar las comunicaciones entre la Tierra y las naves espaciales; cómo medir la intensidad del campo magnético en los plasmas espaciales, un resultado importante para mejorar las predicciones del clima espacial; y cómo obtener mediciones del campo magnético a partir de algunos datos archivados más antiguos de las naves espaciales. " dijo Jensen. "Esto se debe a nuestro gran descubrimiento sobre cómo aislar la contribución del campo magnético perpendicular a la ruta de la señal en los datos de radio".
La predicción del clima espacial, la física detrás de la desestabilización de la ionosfera por el plasma solar, está dominada por la temperatura, la velocidad, la densidad y el campo magnético del plasma que llega del sol. La mayor fuente de error en estos modelos de clima espacial deriva de la falta de mediciones del campo magnético en el espacio intermedio entre el Sol y la Tierra. Mejorar nuestra capacidad para predecir el clima espacial, a través de mediciones mejoradas del campo magnético, permite reducir los costos de estas condiciones adversas.
"Aquí en la Tierra, lo que más nos preocupa es el clima espacial. El clima espacial consiste en la respuesta de las regiones de plasma de la Tierra al plasma liberado por el sol. Las condiciones adversas de esta interacción incluyen daños a los satélites, irradiación del personal no sólo en la estación espacial sino en vuelos cerca de los polos, malas comunicaciones debido a una pérdida de fidelidad de la señal que afecta a los aviones y otros equipos dependientes del GPS, por ejemplo, vehículos autónomos, y daños a equipos como líneas eléctricas o cables submarinos", dijo Jensen.
Más información: Elizabeth A. Jensen et al, La búsqueda de mediciones del campo magnético perpendicular en plasma, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad2347
Información de la revista: Revista Astrofísica
Proporcionado por el Instituto de Ciencias Planetarias
