La urdimbre y el entramado de una tormenta geomagnética

#1#29 Diciembre 1999. De vez en cuando, el Sol escupe una burbuja de gas ionizado conocida como una eyección de masa coronal o CME (N. del T. siglas en inglés de coronal mass ejection). Mientras es fácil prever un efecto especial digno de la Guerra de las Galaxias, una CME conlleva un golpe bastante débil ya que su energía se expande por una gran parte del espacio. Parte de esa energía puede concentrarse cuando la CME friega un objeto grande, como la Tierra y su escudo invisible, la magnetosfera, generada por el campo magnético de la Tierra. Derecha: Una simulación en QuickTime del impacto de una CME en la magnetosfera de la Tierra. Con el Sol a la izquierda de la imagen, la magnetosfera de la Tierra se visualiza con una especie de capas azules translúcidas que representan los campos magnéticos terrestres a 60, 75 y 85 grados del ecuador. La carga eléctrica de la CME viaja a través de la magnetosfera en aproximadamente 1 hora, comprimiendo las líneas del campo magnético e induciendo un incremento de las auroras en la Tierra. Después del paso de la CME, las líneas del campo magnético retornan rápidamente a su configuración original y las auroras vuelven a sus niveles de energía de pre-impacto. Para una mejor comprensión visual, esta simulación muestra como aumentan al máximo las auroras tras el paso de una CME. “Si la Tierra se encuentra en el camino de una CME, observamos como responde la aurora”, dijo el Dr. Jim Spann, físico de plasma del espacio en el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA. La magnetosfera, poblada de gases ionizados y electrones, es como una especie de escudo invisible alrededor de la Tierra. El campo magnético de la Tierra fuerza al viento solar a partirse y a deslizarse alrededor de él. Pero al mismo tiempo, una ráfaga de viento solar puede presionar la magnetosfera, empujando a algunas de sus partículas hacia la tierra a lo largo de las líneas del campo magnético. Las partículas obtienen la energía suficiente para hundirse en la atmósfera superior hasta donde se producen las deslumbrantes auroras boreales y las tormentas magnéticas. Con un equipo de tres satélites, los científicos pueden tener mediciones de un antes y un después. Wind y el Explorador Avanzado de Composición, que gira en una órbita aproximadamente a 1 millón de kilómetros de la Tierra, miden el viento solar, que se mueve de 300 a 600 kilómetros/s (hasta 1.3 millones de millas por hora), aproximadamente de 10 a 60 minutos antes de que sea alterado por la magnetosfera. Visores a bordo del Polar, orbitando sobre los polos norte y del sur de la Tierra, proporcionan imágenes de TV de la aurora boreal. Al utilizar un juego especial de filtros, el UVI, (N. del T. visor ultravioleta a bordo del Polar), rechaza la mayor parte de la luz proveniente de la brillante Tierra, dejando pasar solamente la luz de la aurora boreal tanto durante el día como durante la noche de la Tierra. Los cuadros del UVI proporcionan una medida directa de las actividades en la parte posterior de la cola de 1 millón de kilómetros de longitud de la magnetosfera. La aurora actúa como un espejo que refleja actividades en la cola. Spann y sus colegas creen, que observando este espejo, conseguirán entender lo que sucede en la cola, y obtener una medida exacta de cuánta energía se bombea en la ionosfera por la actuación de la CME y el viento solar. La Tierra tiene dos óvalos aurorales cada uno centrado, más o menos, sobre los polos magnéticos. El tamaño del óvalo varía con la energía bombeada en él por la cola magnética. Es parecido a abrir una goma elástica con las manos, cuánto más la queramos abrir, más fuerza emplearemos. #2#“Hemos observado que la aurora responde casi inmediatamente, principalmente sobre el lado del día cuando una CME barre rápidamente la Tierra”, comenta Spann. “Ahora miramos cuánta de esa energía se deposita sobre el lado del día en relación con el resto del óvalo”. Spann está estudiando tres períodos diferentes, un período magnetosférico tranquilo, una serie de tres pulsos que pasaron rápidamente por la Tierra, y un acontecimiento relativamente activo en septiembre de 1998. Derecha: Lo que parece ser un mosaico abstracto es en realidad un tapiz cuidadosamente tejido que muestra la evolución de una tormenta geomagnética que pasa rápidamente como una onda de presión y comprime la magnetosfera de la Tierra. Considere el mosaico como un cilindro desenrollado, haga rodar el mosaico (de arriba abajo) y observe como el cilindro que surge muestra el lento crecimiento del óvalo auroral. Esta demostración representa el acontecimiento que sucedió el 10 de enero de 1997. La técnica se describe en la caja al final de la historia. Enlace a la imagen en 843x812-pixel, 356KB JPG. Crédito: Jim Spann, NASA/Marshall “Mientras usted observa alguna actividad en el lado del día”, explica Spann, “generalmente la mayor parte de la actividad ocurre en el lado de la noche”. Este es un trabajo en curso, y Spann presentó un informe de la mitad del trimestre, este mes en la reunión semestral de la Unión Geofísica Americana en San Francisco. El tiene para examinar un total de 30 acontecimientos del período 1997-1998. Espera también con impaciencia el incremento de actividad durante el próximo máximo solar, cuando se esperan un alto número de manchas y erupciones solares en los próximos dos años. Se espera que el máximo sea como la media, pero esta será la primera vez que los científicos disponen de instrumental a bordo como en el Polar, para observar las respuestas de la magnetosfera y la aurora. Spann comentó que al Polar aún le quedan unos dos años y medio de vida útil, mientras los instrumentos continúen trabajando correctamente, la nave espacial sólo está limitada por el suministro de propelente, necesario para comandarla y reorientarla para proteger en la sombra los instrumentos sensibles. #3# Las imágenes superiores son una sucesión más larga tomadas por el visor ultravioleta a bordo de la Polar. En este mosaico la Tierra está dividida en segmentos de media hora horizontalmente, siempre centrados en el mediodía sin tener en cuenta la posición de la Tierra. Se asignó un color a la energía total para cada fragmento y se trazó una barra vertical. Se agregan entonces las barras según los impulsos y cómo reacciona la magnetosfera, creando entonces un gráfico del movimiento de la energía bombeada a la aurora durante el evento. Esta técnica de despliegue ha sido desarrollada por Keith Brittnacher de la Universidad de Alabama en Huntsville. El cuadro superior muestra el 23 de Octubre de 1997. El cuadro inferior muestra el 24 de Septiembre de 1998. Enlace a la imagen con una resolución de 1113x612 píxels, 563 Kb JPG. Gentileza de Jim Spann, NASA/Marshall. #4# Resumiendo: Con relación al aumento de la presión interplanetaria y a la consecuente actividad auroral del lado del día. Fall AGU Meeting, San Francisco, California. 12 al 17 de diciembre de 1999. J. F. Spann, M. Smith, G. Germany, D. Chua, M. Brittnacher, G. Parks. La masa de viento solar (SW), impulso y energía son transportados al interior de la magnetosfera por varios mecanismos y en diferentes momentos en el tiempo. La correlación entre la precipitación de electrones y el brillo de la aurora en el lado del día y el aumento de la presión/velocidad de la SW ya se reportaron en 1961. Las imágenes globales del lejano ultravioleta de la aurora ofrecen una oportunidad única de entender y cuantificar que parámetros del viento solar controlan la masa, impulso y energía que entran en la ionosfera del lado del día en cortos intervalos de tiempo (menos de 3 minutos). La relación entre la llegada de aumentos de presión en los vientos solares a la magnetopausa y la actividad auroral en el lado del día se ha estudiado en más de 70 casos desde 1997 a 1999. Desde los trabajos previos se conoce la existencia de un umbral para la velocidad del SW y el aumento de presión para que la actividad auroral en el lado del día pueda ser observada. En este estudio, la cantidad de energía depositada cerca del mediodía local se determinan utilizando las imágenes globales ultravioletas de la aurora con la Polar, comparándose la presión del viento y la velocidad. Demostramos que existe una correlación entre la cantidad de energía depositada en la ionosfera del lado del día y la magnitud de la fuerza del aumento de presión. También presentamos una relación entre el tiempo de retardo de la actividad auroral cerca de la medianoche después de la llegada del aumento de presión a la magnetopausa y el acoplamiento del SW a la magnetosfera.