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Ondas estacionarias descubiertas inesperadamente en el borde de la magnetosfera de la Tierra

Golpeada por una corriente constante de partículas cargadas del viento solar, la Tierra tiene su protección. Nuestro planeta está envuelto en una burbuja de magnetismo llamada magnetosfera, que proviene de las profundidades del planeta.

A medida que sopla el viento solar, los científicos asumieron que los bordes de esta burbuja se ondularían en una serie de ondas de energía en el plasma, generadas por la interacción entre el viento solar y la magnetosfera, a lo largo de la dirección en la que sopla el viento. Pero ahora han descubierto una sorpresa: algunas de las ondas generadas se detienen.

El físico espacial Martin Archer del Imperial College de Londres ha estado explorando los límites de la magnetosfera de la Tierra durante varios años.

“Comprender los límites de cualquier sistema es una cuestión clave”, él dice. “Así es como entran las cosas: energía, impulso, materia”.

Recientemente, Archer y sus colegas descubrieron que el límite de la magnetosfera, llamado magnetopausa, se comporta como la membrana de un tambor: golpearlo con un pulso del viento solar, y ondas, llamadas ondas magnetosónicas, se propagan a lo largo de la magnetopausa. polos y se reflejan en la fuente.

Ahora, utilizando datos de la misión Historial temporal de eventos e interacciones de macroescala durante las subtormentas (THEMIS), un equipo de investigadores dirigido por Archer ha descubierto que estas ondas magnetosónicas no solo regresan, sino que pueden hacer que viajen en contra de la dirección del viento solar. .

Entonces, ¿qué sucede cuando estas olas se encuentran con el viento opuesto? Según el modelado realizado por los investigadores, las dos fuerzas pueden llegar a un punto muerto, con el impulso del viento solar anulando el impulso de la ola. Se está aplicando mucha energía, pero nada va a ninguna parte.

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“Es similar a lo que sucede si intentas subir una escalera mecánica descendente”, arquero dice. “Parecerá que no te estás moviendo, incluso si estás esforzándote mucho”.

A medida que estas ondas estacionarias permanecen más tiempo en la magnetosfera de la Tierra, podrían tener un efecto más significativo en la aceleración de partículas, que a su vez afecta a la Tierra. Sabemos que las ondas de plasma tienen un efecto de aceleración sobre los electrones, que pueden “surfear” las ondas de plasma como un wakesurfer utiliza ondas de agua para acelerar.

Las partículas que se aceleran a lo largo del campo magnético hacia los polos son las responsables del hermoso amanecer que ilumina nuestros cielos (así como de los problemas de comunicación en el ionosfera)

Los cinturones de radiación de la Tierra, confinados por la magnetosfera, también pueden verse afectados. Se necesitarán más investigaciones para comprender qué efectos tienen estas ondas estacionarias sobre la aceleración de partículas.

Mientras tanto, los investigadores también tradujeron las ondas estacionarias en sonido. Archer y sus colegas han hecho esto antes, traduciendo el sonido de las respuestas del tambor de la magnetopausa al viento solar.

No es solo una experiencia fascinante; traducir datos espaciales a un medio diferente puede ayudar a los científicos a revelar información que de otro modo no habría pasado a través de nosotros.

“Si bien en una simulación podemos ver lo que está sucediendo en todas partes, los satélites solo pueden medir estas ondas donde solo nos dan series de tiempo, líneas torcidas. Ese tipo de datos es más adecuado para nuestra audición que para ver, así que escuchar la los datos a menudo pueden darnos una idea más intuitiva de lo que está sucediendo “, arquero explica.

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“Puede escuchar el sonido de respiración profunda de las ondas superficiales estacionarias que persisten, aumentando de volumen a medida que golpea cada pulso. Los sonidos de frecuencia más alta, asociados con otros tipos de ondas, no duran tanto”.

La investigación fue publicada en Comunicaciones de la naturaleza.

Federico Pareja

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