El ojo de pájaro GOLD de la NASA revela una dinámica misteriosa en la interfaz espacial de la Tierra

Los procesos en la atmósfera superior de la Tierra crean colores brillantes conocidos como resplandor del aire, como se ve aquí en la imagen tomada desde la Estación Espacial Internacional. Préstamo: NASA:

Nueva investigación con datos NASALas observaciones mundiales del disco de extremidades o la misión GOLD revelaron un comportamiento inesperado en las partículas cargadas que conectan el ecuador de la Tierra. medición.

GOLD está en órbita geoestacionaria, lo que significa que orbita la Tierra al mismo ritmo que el planeta «gira» en la misma cabeza. Esto permite a GOLD ver la misma área a lo largo del tiempo para ver los cambios de longitud և latitud, algo que los satélites que orbitan la atmósfera superior no pueden hacer.

«Debido a que GOLD está en un satélite terrestre, podemos rastrear la evolución de esta dinámica en tiempo 2D», dijo el Dr. Suguang Kay, autor principal de un nuevo artículo de investigación de Boulder, investigador del Observatorio de Gran Altitud de Colorado.

GOLD se centra en partes de la atmósfera superior de la Tierra que se extienden hasta una altura de aproximadamente 50-400 millas, incluida una capa neutra llamada termosfera, las partículas cargadas eléctricamente que forman la ionosfera. A diferencia de la mayoría de las partículas neutras en la atmósfera de la Tierra, las partículas cargadas en la ionosfera responden a campos eléctricos և magnéticos en el espacio մոտ cerca de la Tierra. Pero a medida que se mezclan partículas neutrales cargadas, una cosa que afecta a una población puede afectar a otra.

La misión GOLD de la NASA para observaciones globales del disco de extremidades cortas vio un movimiento sorprendentemente asimétrico por la noche en una de las bandas gemelas de partículas cargadas en la atmósfera de la Tierra. La perspectiva única de GOLD (derecha) hizo posible esta observación, ya que otros tipos de mediciones de instrumentos terrestres (izquierda) no pudieron ver cambios en aguas abiertas. Los puntos rojos indican el vértice de la banda de electrones, que se mide mediante sensores terrestres que miden el contenido total de electrones, mientras que los puntos indican el pico de la banda de electrones medido por el GOLD. Al final de la visualización, los picos medidos aparecen en diferentes lugares. Crédito: Estudio de visualización científica de la NASA

Esto significa que la ionosfera և la atmósfera superior se forma bajo la influencia de una serie de factores complejos, incluidas las condiciones meteorológicas cósmicas, como las tormentas geomagnéticas և el tiempo terrestre. Estas áreas también son la columna vertebral de nuestras muchas comunicaciones և señales de navegación. Los cambios en la composición de la densidad de la ionosfera կարող pueden difuminar señales como las de radio և GPS.

Desde el punto de vista de un satélite comercial en órbita geoestacionaria, GOLD monitorea la ionosfera aproximadamente cada 30 minutos. Esta vista sin precedentes de las aves brinda a los científicos nuevos conocimientos sobre cómo está cambiando esta región.

Movimiento misterioso

Una de las características más distintivas de la ionosfera nocturna es el par de partículas densamente cargadas a ambos lados del ecuador magnético de la Tierra. Estas zonas, llamadas anomalías de ionización del ecuador, o EIA, pueden variar en tamaño e intensidad dependiendo de las condiciones ionosféricas.

Los grupos también pueden mover posiciones. Hasta ahora, los científicos se han basado en datos de satélites en la región para realizar mediciones mensuales promedio para ver cómo las bandas podrían moverse a largo plazo. Pero el cambio a corto plazo fue más difícil de revertir.

Antes de GOLD, los científicos dudaban de que cualquier cambio rápido en los grupos fuera simétrico. Si el grupo del norte se mueve hacia el norte, el grupo del sur mueve el espejo hacia el sur. Sin embargo, una noche de noviembre de 2018, GOLD vio algo que desafió esta idea. La parte sur de la partícula se inclinó hacia el sur, mientras que el grupo norte permaneció sin cambios, todo en menos de dos horas.

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El campo magnético de la Tierra (representado por líneas naranjas en esta visualización de datos) elimina las partículas cargadas (azul) del ecuador en el ecuador, creando dos bandas densas de norte a sur del ecuador conocidas como anomalía de ionización del ecuador. Crédito: Estudio de visualización científica de la NASA

Esta no es la primera vez que los científicos han visto a las orquestas moverse de esta manera, pero este evento más corto, de solo dos horas de duración, mientras que por primera vez en comparación con las habituales seis a ocho horas, solo fue posible. revisado por GOLD. Las observaciones se describen en un artículo publicado el 29 de diciembre de 2020. Revista de Investigación Geofísica. Física espacial.

La desviación simétrica de estas bandas se debe al ascenso del aire, que lleva consigo las partículas cargadas. Cuando cae la noche և la temperatura se enfría, las bolsas de aire más cálidas se elevan hacia arriba. Las partículas cargadas en estas bolsas de aire más calientes están conectadas por líneas de campo magnético, y para las bolsas cerca del ecuador magnético de la Tierra, el campo magnético de la Tierra significa que el movimiento hacia arriba también empuja las partículas cargadas horizontalmente. Esto crea desviaciones simétricas norte-sur de las zonas de las dos partículas cargadas.

La causa exacta del desplazamiento asimétrico observado por GOLD sigue siendo un misterio, aunque Cai sospecha que la respuesta está en una combinación de muchos factores que dan forma al movimiento de electrones en la ionosfera: reacciones químicas actuales, campos eléctricos y vientos fuertes. soplando en la región.

Pueden resultar sorprendentes, pero estos hallazgos pueden ayudar a los científicos a observar la cortina de la ionosfera para comprender mejor qué contribuye a sus cambios. Debido a que es imposible observar todos los procesos con un satélite o sensor terrestre, los científicos dependen en gran medida de los modelos informáticos para estudiar la ionosfera, como los modelos que ayudan a los meteorólogos a predecir el clima en el lugar. Para crear estas simulaciones, los científicos codificaron lo que sospechaban en la física subyacente y compararon la predicción del modelo con los datos observados.

Antes de GOLD, los científicos obtenían estos datos de vez en cuando de satélites y observaciones terrestres limitadas. GOLD ahora ofrece a los científicos una vista panorámica.

Referencia. «Vista de regresión OI aumento de radiación de 135,6 nm en América del Sur por misión GOLD» por Huguang Kai, Alan G. Burns, Wenbin Wang, Leing ian yan, ing en Liu, Stanley S. Salomón, Richard W. Istes, Robert E. Daniel, Carlos R. Martinis, William E. McClintock և Inez S. Batista, 29 de diciembre de 202 Revista de Investigación Geofísica. Física espacial.
DOI: 10.1029 / 2020JA028108: