Ilustración del impacto de una erupción solar en todo el espacio exterior. Crédito: Jing Liu.
El planeta Tierra está rodeado por un sistema de campos magnéticos conocido como magnetosfera. Este vasto sistema en forma de cometa refleja partículas cargadas del sol, protegiendo nuestro planeta de la radiación de partículas dañinas y evitando que el viento solar erosione la atmósfera (es decir, la corriente de partículas cargadas liberadas desde la atmósfera superior del Sol).
Si bien investigaciones anteriores han acumulado evidencia sustancial sobre el efecto que el viento solar puede tener en la magnetosfera de la Tierra, el efecto de las erupciones solares (es decir, erupciones repentinas de radiación electromagnética en el Sol) es poco conocido. Las erupciones solares son eventos altamente explosivos que pueden durar de minutos a horas y pueden detectarse mediante rayos X o dispositivos ópticos.
Científicos de la Universidad de Shandong en China y el Centro Nacional de Investigación Atmosférica de los EE. UU. Realizaron recientemente un estudio sobre los efectos de las erupciones solares en la magnetosfera de la Tierra. Su artículo, publicado en Física de la naturaleza, ofrece nueva información valiosa que podría allanar el camino hacia una mejor comprensión de la dinámica del espacio. El geoespacio, o la parte del espacio exterior más cercana a la Tierra, incluye la atmósfera superior, la ionosfera (es decir, la parte ionizada de la atmósfera) y la magnetosfera.
“La magnetosfera está ubicada en la región por encima de la ionosfera y es una región espacial completamente ionizada por encima de los 1000 km de la Tierra”, dijo a Phys.org el profesor Jing Liu, uno de los científicos del estudio. “La región está rodeada por el viento solar y está controlada por el campo magnético de la Tierra y el campo magnético del viento solar”.
La magnetosfera se describe generalmente como la barrera protectora de la Tierra contra el viento solar y otras partículas solares, ya que evita que estas partículas entren en las otras capas protectoras del planeta. Sin embargo, investigaciones anteriores han demostrado que cuando la dirección del viento solar es opuesta al campo magnético de la magnetosfera, las líneas magnéticas de las dos regiones pueden “converger”. Esto significa que algunas partículas del viento solar pueden transportarse directamente al espacio que rodea la Tierra.
“Nos preguntamos: ¿Puede el proceso de llamaradas, que se caracteriza por un aumento de la radiación, no solo afectar directamente la ionosfera de la Tierra, sino también causar perturbaciones en la magnetosfera, como el viento solar?” Dijo Liu. “Para responder a esta pregunta, adoptamos una serie de conjuntos de datos de observación recopilados por los sistemas globales de navegación por satélite, la red europea de radares de dispersión inconsistente, los satélites ionosféricos, los satélites de la órbita lunar y más”.
Liu y sus colegas analizaron los datos recopilados por varios dispositivos y satélites durante una erupción solar el 6 de septiembre de 2017. Con este fin, adoptaron un modelo numérico del espacio desarrollado recientemente en el Centro Nacional de Investigación Atmosférica. Este modelo, conocido como modelo de termosfera ionosférica de alta resolución espacio-tiempo (LTR), reproduce los cambios inducidos por las erupciones solares en el sistema de acoplamiento magnetosfera-ionosfera.
Utilizando el modelo LTR y los datos recopilados previamente, los científicos pudieron descubrir los efectos de las erupciones solares en la dinámica magnetosférica y el acoplamiento electrodinámico entre la magnetosfera y la ionosfera. Más específicamente, observaron un rápido y gran aumento en la fotoionización de las erupciones en la región polar ionosférica E en altitudes entre 90 y 150 km. El fenómeno observado por Liu y sus colegas parece haber tenido varios efectos en la región geoespacial, incluida la disminución de la temperatura Joule de la atmósfera superior de la Tierra, la reconfiguración de la convección magnetosférica y los cambios en la precipitación de las auroras.
“Hemos demostrado que los efectos de las erupciones solares se extienden por el espacio a través del acoplamiento electrodinámico y no se limitan, como se pensaba anteriormente, a la región de la atmósfera donde se absorbe la energía de la radiación”, explicó Liu. “Debido al proceso de acoplamiento similar del Sol, la magnetosfera y la ionosfera en otros planetas similares a la Tierra, nuestro estudio también proporciona nuevas pistas para estudiar y comprender los efectos de las erupciones solares en otros planetas. llamaradas en planetas con la misma magnetosfera (como Júpiter, Venus y Saturno). ”
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