Aurora Boreal

Olas que provocan auroras confirmadas por primera vez

Sin lugar a dudas, uno de los fenómenos más impresionantes que nos presenta el cielo es la formación de las auroras. Los destellos y colores hacen que la imagen casi irreal sea tan deslumbrante, y por eso las áreas que los reciben tienen muchas expectativas curiosas. Sin embargo, este aún no es un evento completamente entendido.

Por primera vez, los físicos han confirmado las enigmáticas ondas que provocan las auroras.

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La aurora: un fenómeno menos desconocido

Aunque este es un fenómeno increíble, no se sabe exactamente qué causa la aurora. Se sabe que son producidos por partículas de tormentas solares, aceleradas a lo largo de las líneas del campo magnético de la Tierra hacia latitudes más altas, desde donde llueven hacia la atmósfera superior. Allí, las interacciones de estas partículas en la atmósfera generan las imágenes brillantes que vemos en el cielo.

Hoy, por primera vez, los científicos han confirmado y demostrado el proceso acelerando partículas y reproduciéndolas en el laboratorio. Como habían pensado, las ondas electromagnéticas conocidas como Alfven aceleran los electrones a lo largo de las líneas del campo magnético.

La idea de que estas ondas pueden energizar los electrones que crean la aurora se remonta a más de cuatro décadas, pero esta es la primera vez que podemos confirmar definitivamente que funciona.

Estos experimentos nos permiten realizar las mediciones clave que muestran que las mediciones espaciales y la teoría explican una forma importante de crear la aurora.

dijo Craig Kletzing, físico de la Universidad de Iowa.

1623443407805 Las ondas que provocan las auroras confirmadas por primera vez

Alfvén olas en la base del estudio

Las olas de Alfvén se conocen desde hace mucho tiempo. De hecho, fueron descritas por primera vez por el ingeniero sueco que les dio su nombre, Hannes Alfvén, en 1942. Estas, que son ondas transversales en un flujo eléctrico que se propagan a lo largo de las líneas del campo magnético, son un importante mecanismo de transporte y energía dinámica en sistemas magnetohidrodinámicos. Es decir, pueden acelerar partículas.

Luego, se observaron ondas de Alfvén en las líneas del campo magnético de la tierra, y la nave espacial observó estas ondas terrestres por encima de las auroras. Si bien se cree ampliamente que las ondas juegan un papel en la formación de las auroras, los físicos admiten que determinar su papel real ha sido complicado.

Por ejemplo, un equipo de científicos dirigido por el físico Jim Schroeder de Wheaton College utilizó el Large Plasma Device (LAPD) de la Universidad de California en Los Ángeles para observar más de cerca el fenómeno.

Este difícil experimento requirió una medición de la muy pequeña población de electrones que descienden a través de la cámara del LAPD a casi la misma velocidad que las ondas de Alfvén, contando menos de uno en mil electrones en el plasma.

Dijo Troy Carter, físico de UCLA.

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Hallazgos alentadores sobre la aurora

Según Science Alert, el equipo generó ondas Alfven en el plasma de LAPD, midiendo simultáneamente la distribución de la velocidad de los electrones, en condiciones relevantes para la formación de auroras. Descubrieron que las ondas de Alfven transfieren energía a los electrones con resonancia con las ondas, una velocidad similar a la velocidad de fase de las ondas.

Les mesures ont révélé que cette petite population d'électrons subit une « accélération résonante » par le champ électrique de l'onde d'Alfvén, similaire à celle d'un surfeur qui attrape une vague et qui est continuellement accélérée lorsque le surfeur se déplace con ella.

Dice el físico de la Universidad de Iowa Greg Howes.

Este proceso se conoce como depreciación de Landau. Es decir, la transferencia de energía de la onda a la partícula amortigua la onda, lo que a su vez evita la aparición de inestabilidad. Según el equipo, la marca producida por la velocidad de los electrones era la conocida firma de amortiguación de Landau, lo que indica que se había producido la aceleración de resonancia.

El equipo comparó sus resultados con un modelo de aurora y pudo demostrar que la tasa de excitación de electrones era consistente con la amortiguación de Landau real.

La concordancia de la tasa de excitación de electrones entre el experimento y un modelo auroral hace que el último vínculo sea necesario para demostrar que proporcionamos una confirmación experimental directa de que las ondas de Alfven pueden acelerar los electrones que se precipitan en la ionosfera y generar el fascinante resplandor del amanecer.

Escribieron los físicos responsables del descubrimiento.

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  • Memoria bajo las olas

  • Reinventando la Aurora (Documentos)

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