Todos estamos familiarizados con los relámpagos que acompañan a las fuertes tormentas. Si bien estos destellos se originan en nubes de tormenta y golpean hacia abajo, un tipo mucho más elusivo se forma más arriba en la atmósfera y se dispara hacia el espacio. Entonces, ¿Cuáles son las posibilidades de que alguien tome fotografías de estos raramente vistos, breves 'eventos luminosos transitorios' al mismo tiempo que un satélite orbita directamente arriba y el evento deja su firma en los datos del satélite?

La probabilidad de que esto suceda puede parecer bastante remota, pero, notablemente, un observador del Instituto Checo de Física Atmosférica que también es un ávido 'cazador de rayos' ha tomado fotografías de estos eventos luminosos transitorios que no solo coinciden con las mediciones tomadas por la misión del satélite Swarm de la ESA, pero también con grabaciones tomadas desde el suelo.

Esta extraordinaria coincidencia de tres vías está conduciendo a una mejor comprensión de cómo este tipo de rayo se propaga al espacio. Además, Estos nuevos hallazgos podrían mejorar potencialmente los modelos científicos de la parte ionizada de la atmósfera superior de la Tierra:la ionosfera.

Los eventos luminosos transitorios son fenómenos ópticos que ocurren en lo alto de la atmósfera y están relacionados con la actividad eléctrica en tormentas eléctricas subyacentes. Son muy breves, con una duración de menos de un milisegundo a dos segundos, y rara vez visto desde el suelo. Por lo general, solo se capturan con equipos fotográficos sensibles y, porque emiten luz tenue, Las fotografías solo se pueden tomar de noche.

Hay varios tipos diferentes de eventos luminosos transitorios, como sprites, jets y elfos, cada uno con sus propias características.

Sprites, por ejemplo, son grandes descargas eléctricas que se producen a una altitud de entre 50 y 90 km, por encima de los grandes sistemas de tormentas eléctricas. Parecen tan grandes, pero débiles destellos de rojo y generalmente ocurren al mismo tiempo que el rayo de nube a tierra que todos conocemos.

Los científicos han estado interesados ​​durante mucho tiempo en comprender si los relámpagos que se propagan a más altura en la ionosfera pueden causar fluctuaciones en el campo magnético de la Tierra. La ionosfera es una parte muy activa de la atmósfera, respondiendo a la energía que absorbe del sol. Los gases en la ionosfera son excitados por la radiación solar para formar iones, que tienen carga eléctrica.

Un papel, publicado recientemente en Cartas de investigación geofísica , describe cómo los científicos de los centros de investigación de Polonia utilizaron los datos del campo magnético de la constelación de satélites Swarm de la ESA, observaciones de rayos del Mapeador de rayos geoestacionario y de la matriz de radiolocalización de frecuencia extremadamente baja mundial (WERA) basada en tierra para proporcionar evidencia de vínculos entre eventos luminosos transitorios y fluctuaciones del campo magnético en la ionosfera superior.

Ewa Slominska, de una pequeña empresa que coopera con el Centro de Investigación Espacial de Polonia, explicado, "Los rayos pueden generar fluctuaciones de frecuencia ultrabaja que se filtran a la ionosfera superior. Esto significa que algunos rayos son tan poderosos que provocan perturbaciones en el campo magnético de la Tierra y se propagan a cientos de kilómetros hacia arriba desde la tormenta. alcanzando la altitud de la órbita de Swarm.

"Aunque el objetivo principal de Swarm es medir cambios lentos en el campo magnético, es evidente que la misión también puede detectar fluctuaciones rápidas en el campo. Sin embargo, Swarm solo puede hacer esto si uno de los satélites está muy cerca de la tormenta activa y si el rayo es lo suficientemente fuerte ".

Janusz Mlynarczyk, de la Universidad de Ciencia y Tecnología AGH en Cracovia, adicional, "Utilizando las tres estaciones del sistema WERA, somos capaces de localizar potentes descargas atmosféricas que se producen en cualquier lugar de la Tierra y reconstruir sus parámetros físicos más importantes. Esto es posible debido a una atenuación muy baja de las ondas electromagnéticas de frecuencia extremadamente baja (ELF) que generan estas descargas.

"Las potentes ondas ELF pueden incluso propagarse por todo el mundo unas cuantas veces y seguir siendo visibles en nuestras grabaciones. Entre estas poderosas fuentes se incluyen las descargas asociadas a los sprites. La energía electrostática acumulada liberada y observada por Swarm fue cercana a los 120 GJ, que equivale a la energía liberada en la detonación de 29 toneladas de TNT.

"Aunque sabemos que cada rayo conlleva mucha energía, está claro que esta clase de relámpagos es mucho más poderosa. Un solo rayo de relámpago ordinario, que es invisible para los instrumentos de Swarm, lleva suficiente energía para cargar 20 coches eléctricos, pero la energía producida por un evento luminoso transitorio sería suficiente para cargar más de 800 vehículos ".

Un aspecto notable de todo esto es que uno de los miembros del equipo científico, Martin Popek, le apasiona capturar sprites, jets y elfos en cámara. Sus fotografías están resultando muy valiosas para la investigación del equipo, ya que han coincidido con las medidas tomadas por Swarm y por la matriz terrestre.

Científico de la misión Swarm de la ESA, Roger Haagmans, comentó, "Es asombroso que Martin logre capturar eventos tan fugaces con la cámara, pero lo realmente destacable es que su dedicación a este tipo de fotografía ha coincidido con las mediciones de nuestra misión Swarm. Sus fotos añaden otra dimensión a la investigación y ciertamente estamos cosechando los beneficios de su compromiso de pasar el rato afuera en el frío y la oscuridad ".