La luz se puede dividir en muchas longitudes de onda y un arco iris lo ilustra en luz visible. Cada color tiene una longitud de onda de luz diferente. TSIS-1 de la NASA verá más de 1, 000 bandas de longitud de onda de la luz solar que llegan a la parte superior de la atmósfera, incluyendo la luz que no podemos sentir con nuestros ojos. Crédito:Matthew Almon Roth (a través de Creative Commons)
Alto en la atmósfera por encima de los sistemas meteorológicos, es una capa de gas ozono. El ozono es el protector solar natural de la Tierra, absorbiendo la radiación ultravioleta más dañina del sol y protegiendo a los seres vivos que se encuentran debajo. Pero el ozono es vulnerable a ciertos gases producidos por los humanos que llegan a la atmósfera superior. Una vez ahí, reaccionan en presencia de la luz solar para destruir las moléculas de ozono.
En la actualidad, varios satélites de la NASA y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) rastrean la cantidad de ozono en la atmósfera superior y la energía solar que impulsa la fotoquímica que crea y destruye el ozono. La NASA ahora está lista para lanzar un nuevo instrumento a la Estación Espacial Internacional que proporcionará las mediciones más precisas jamás hechas de la luz solar vista desde arriba de la atmósfera terrestre, un componente importante para evaluar los efectos a largo plazo de la química destructora del ozono. El sensor de irradiancia solar total y espectral (TSIS-1) medirá la cantidad total de luz solar que llega a la parte superior de la atmósfera de la Tierra y cómo esa luz se distribuye entre diferentes longitudes de onda. incluyendo longitudes de onda ultravioleta que no podemos sentir con nuestros ojos, pero son sentidas por nuestra piel y dañinas para nuestro ADN.
Esta no es la primera vez que la NASA mide la energía lumínica total del sol. TSIS-1 sucede a las misiones anteriores y actuales de la NASA para monitorear la luz solar entrante con actualizaciones tecnológicas que deberían mejorar la estabilidad, proporcionan una precisión tres veces mayor y una menor interferencia de otras fuentes de luz, según Candace Carlisle, Gerente de proyecto TSIS-1 en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
"Necesitamos medir el espectro completo de la luz solar y las longitudes de onda individuales para evaluar cómo afecta el sol a la atmósfera de la Tierra, "dijo Dong Wu, Científico del proyecto TSIS-1 en Goddard.
Agujero de ozono antártico, 10 de octubre 2017:el púrpura y el azul representan áreas de bajas concentraciones de ozono en la atmósfera; el amarillo y el rojo son áreas de concentraciones más altas. Tetracloruro de carbono (CCl4), que alguna vez se utilizó en aplicaciones como limpieza en seco y como agente extintor de incendios, fue regulada en 1987 bajo el Protocolo de Montreal junto con otros clorofluorocarbonos que destruyen el ozono y contribuyen al agujero de ozono sobre la Antártida. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
TSIS:verá más de 1, 000 bandas de longitud de onda de 200 a 2400 nanómetros. La parte visible del espectro que ven nuestros ojos va desde unos 390 nanómetros (azul) a 700 nanómetros (rojo). Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro.
"Cada color o longitud de onda de la luz afecta la atmósfera de la Tierra de manera diferente, "Dijo Wu.
TSIS-1 verá diferentes tipos de luz ultravioleta (UV), incluyendo UV-B y UV-C. Cada uno juega un papel diferente en la capa de ozono. Los rayos UV-C son esenciales para crear ozono. Los rayos UV-B y algunos productos químicos naturales regulan la abundancia de ozono en la atmósfera superior. La cantidad de ozono es un equilibrio entre estos procesos naturales de producción y pérdida. En el curso de estos procesos, Se absorben los rayos UV-C y UV-B, impidiendo que lleguen a la superficie de la Tierra y dañen a los organismos vivos. El adelgazamiento de la capa de ozono ha permitido que algunos rayos UV-B lleguen al suelo.
En los 1970s, Los científicos teorizaron que ciertos productos químicos fabricados por humanos que se encuentran en latas de aerosol, Los acondicionadores de aire y refrigeradores podrían alterar el equilibrio natural de la creación y el agotamiento del ozono y causar un agotamiento antinatural del ozono protector. En la década de 1980, los científicos observaron una pérdida de ozono consistente con las concentraciones de estos químicos y confirmaron esta teoría.
La imagen de la izquierda muestra un sol tranquilo de octubre de 2010. El lado derecho, desde octubre de 2012, muestra una atmósfera solar mucho más activa y variada a medida que el sol se acerca al pico de actividad solar, o máximo solar. El Observatorio de Dinámica Solar de la NASA (SDO) capturó ambas imágenes. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / SDO
La pérdida de ozono fue mucho más grave de lo esperado en el Polo Sur durante la primavera antártica (otoño en los Estados Unidos), un fenómeno que se denominó "el agujero de ozono antártico". El descubrimiento de que los productos químicos fabricados por el hombre podrían tener un efecto tan grande en la atmósfera de la Tierra reunió a los líderes mundiales. Crearon un compromiso internacional para eliminar gradualmente los productos químicos que agotan la capa de ozono llamado Protocolo de Montreal, que fue ratificado universalmente en 1987 por todos los países que participan en las Naciones Unidas, y se ha actualizado para endurecer las limitaciones y tener en cuenta los productos químicos adicionales que agotan la capa de ozono.
Una década después de la ratificación del Protocolo de Montreal, la cantidad de sustancias químicas que destruyen el ozono de origen humano en la atmósfera alcanzó su punto máximo y comenzó a declinar lentamente. Sin embargo, Estos productos químicos tardan décadas en salir por completo de la atmósfera superior, y las concentraciones de estas moléculas producidas industrialmente no están disminuyendo como se esperaba, mientras que adicional, se están creando y lanzando nuevos compuestos.
Más de tres décadas después de la ratificación, Los satélites de la NASA han verificado que las pérdidas de ozono se han estabilizado y, en algunas ubicaciones específicas, incluso han comenzado a recuperarse debido a las reducciones en las sustancias químicas destructoras del ozono reguladas por el Protocolo de Montreal.
Como parte de su trabajo de seguimiento de la recuperación del agujero de ozono, Los científicos utilizan modelos informáticos de la atmósfera que simulan lo físico, Procesos químicos y meteorológicos en la atmósfera. Estos modelos atmosféricos pueden tomar información de observaciones terrestres y satelitales de varios gases atmosféricos, tanto naturales como producidos por el hombre, para ayudar a predecir la recuperación de la capa de ozono. Prueban los modelos simulando cambios pasados y luego comparan los resultados con las mediciones de satélite para ver si las simulaciones coinciden con los resultados anteriores. Para ejecutar la mejor simulación posible, los modelos también necesitan mediciones precisas de la luz solar en todo el espectro.
TSIS-1 se colocará en la Estación Espacial Internacional en diciembre de 2017 TSIS-1 funciona como una flor solar:sigue al Sol, desde el amanecer hasta el atardecer de la ISS, que sucede cada 90 minutos. Al atardecer, se rebobina, recalibra y espera la próxima puesta de sol. Crédito:NASA / LASP
"Los modelos atmosféricos necesitan mediciones precisas de la luz solar a través del para modelar correctamente la capa de ozono, "dijo Peter Pilewskie, Científico principal de TSIS-1 en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial en Boulder, Colorado. Los científicos han aprendido que las variaciones en la radiación ultravioleta producen cambios significativos en los resultados de las simulaciones por computadora.
En general, La producción de energía solar varía aproximadamente en un 0,1 por ciento, o alrededor de 1 vatio por metro cuadrado entre la parte más y la menos activa de un ciclo solar de 11 años. El ciclo solar está marcado por la alternancia de períodos de alta y baja actividad de las manchas solares, regiones oscuras de compleja actividad magnética en la superficie del sol. Mientras que la luz ultravioleta representa una pequeña fracción de la luz solar total que llega a la parte superior de la atmósfera de la Tierra, fluctúa mucho más, en cualquier lugar del 3 al 10 por ciento, un cambio que a su vez provoca pequeños cambios en la composición química y estructura térmica de la atmósfera superior.
Ahí es donde entra TSIS-1. "Las mediciones [TSIS] del espectro solar son tres veces más precisas que los instrumentos anteriores, ", dijo Pilewskie. Sus mediciones de alta calidad permitirán a los científicos ajustar sus modelos informáticos y producir mejores simulaciones del comportamiento de la capa de ozono, así como otros procesos atmosféricos influenciados por la luz solar, como el movimiento de los vientos y el clima que se encuentran.
TSIS-1 se une a una flota de misiones de observación de la Tierra de la NASA que monitorean casi todos los aspectos del sistema terrestre, vigilando cualquier cambio en nuestro medio ambiente que pudiera dañar la vida.
