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💫¿Los electrones silban mientras trabajan?

Las ondas sonoras del espacio alrededor de la Tierra: 
¿Los electrones silban mientras trabajan?

17 de julio de 2017

Fuente: NASA / Goddard Space Flight Center

Resumen:

Las sondas Van Allen de la NASA han observado una nueva población de ondas sonoras espaciales, llamadas silbidos plasmasféricos, que son importantes para eliminar las partículas de alta energía de la Tierra que pueden dañar los satélites.



HISTORIA COMPLETA

El espacio no está vacío ni silencioso. La región alrededor de la Tierra está llena de líneas de campo magnético y atrapadas partículas energéticas, haciendo zoom en una danza de alta velocidad alrededor del planeta (mostrada aquí en una ilustración).

Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA / Brian Monroe

El espacio no está vacío ni silencioso. Aunque técnicamente es un vacío, el espacio contiene partículas energéticas cargadas, gobernadas por campos magnéticos y eléctricos, y se comporta a diferencia de lo que experimentamos en la Tierra. En regiones atadas con campos magnéticos, como el entorno espacial que rodea nuestro planeta, las partículas son continuamente lanzadas hacia adelante y atrás por el movimiento de varias ondas electromagnéticas conocidas como ondas de plasma. Estas ondas de plasma, al igual que el rugiente oleaje oceánico, crean una cacofonía rítmica que - con las herramientas adecuadas - podemos escuchar a través del espacio.

Al igual que las olas giran a través del océano o los frentes de tormenta se mueven a través de la atmósfera, las perturbaciones en el espacio, pueden causar olas. Estas ondas ocurren mientras los campos eléctricos y magnéticos fluctúan a través de grupos de iones y electrones que componen el plasma, empujando algunos a velocidades aceleradas. Esta interacción controla el equilibrio de partículas altamente energéticas inyectadas y perdidas en el entorno cercano a la Tierra.

Un tipo de onda de plasma fundamental para modelar nuestro entorno cercano a la Tierra son ondas en modo silbato. Estas ondas crean distintos sonidos dependiendo del plasma por el que viajan. Por ejemplo, la región apretada alrededor de la Tierra, llamada plasmasfera, es relativamente densa con plasma frío. Las olas que viajan dentro de esta región suenan muy diferentes de las del exterior. Mientras diferentes ondas en modo silbato cantan diferentes sonidos, todas se mueven de la misma manera, con las mismas propiedades electromagnéticas.

Cuando la iluminación golpea el suelo, la descarga eléctrica también puede desencadenar ondas de plasma en modo silbato. Algunas de las olas escapan más allá de la atmósfera para rebotar como coches de choque a lo largo de las líneas de campo magnético de la Tierra entre los polos norte y sur. Puesto que el relámpago crea una gama de frecuencias, y dado que las frecuencias más altas viajan más rápido, la onda grita un tono que cae, dando a la onda su nombre - un silbido.

Más allá de la plasmasfera, donde el plasma es tenue y relativamente cálido, las ondas en modo silbato crean principalmente chirridos en aumento, como una bandada de pájaros ruidosos. Este tipo de onda se llama chorus y se crea cuando los electrones son empujados hacia el lado nocturno de la Tierra -que en algunos casos puede ser causado por una reconexión magnética, una explosión dinámica de líneas de campo magnético enredadas en el lado oscuro de la Tierra. Cuando estos electrones de baja energía golpean el plasma, interactúan con partículas en el plasma, impartiendo su energía y creando un único tono ascendente.

Las ondas del modo Whistler que viajan dentro de la plasmasfera se llaman silbidos plasmasféricos y suenan mucho como la estación de radio estática. Algunos científicos piensan que el silbido también es causado por rayos, pero otros piensan que podría ser causado por las ondas de coro que han filtrado dentro de la plasmasfera. Tanto el coro como las ondas de silbido son los formadores clave del ambiente cercano a la Tierra, incluyendo las correas de radiación Van Allen, anillos en forma de anillo de partículas de alta energía que rodean al planeta.

Los científicos de la NASA, con la ayuda de la misión Van Allen Probes, están trabajando para entender la dinámica de las ondas de plasma para mejorar las predicciones del tiempo espacial, lo cual puede tener efectos dañinos sobre satélites y señales de telecomunicaciones. Como parte de sus observaciones, los científicos han grabado estos misteriosos sonidos producidos por diferentes ondas de plasma en la sinfonía de partículas que rodea a la Tierra.

Las dos sondas de la sonda Van Allen de la NASA utilizan un instrumento llamado EMFISIS, abreviatura de Electric and Magnetic Field Instrument Suite y Integrated Science, para medir ondas eléctricas y magnéticas mientras circundan la Tierra. Cuando la nave espacial encuentra una onda, los sensores registran los cambios en la frecuencia de los campos eléctrico y magnético. Los científicos cambian las frecuencias al rango audible para que podamos escuchar los sonidos del espacio.

Al comprender cómo interactúan las ondas y las partículas, los científicos pueden aprender cómo los electrones se aceleran y se pierden de los cinturones de radiación y ayudan a proteger nuestros satélites y las telecomunicaciones en el espacio.

1 comentario:

  1. Thank you, Cindy, for sharing this article. It is fascinating in that it has caused me to think of the interaction among the particles, atoms, photons, and molecules that are found in space, gravity ripples, and the various magnetic belts that surround Earth. I am not surprised that their mixing could and does produce electronic noises.

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