Los Científicos De La NASA Revelan El Papel De Los Electrones En Las Auroras Pulsantes

La NASA mide una aurora pulsante

Esta imagen de una colorida aurora fue tomada en Delta Junction, Alaska, el 10 de abril de 2015. Todas las auroras son creadas por electrones energéticos, que llueven desde la burbuja magnética de la Tierra e interactúan con partículas en la atmósfera superior para crear luces brillantes que se extienden a través el cielo.

Utilizando satélites, una serie de cámaras terrestres para todo el cielo y algunas auroras boreales espectaculares, un equipo de científicos ha descubierto pruebas de un papel inesperado que tienen los electrones en la creación de las auroras danzantes.

Aunque los humanos han estado viendo auroras durante miles de años, solo recientemente hemos comenzado a comprender qué las causa. En este estudio, publicado en Journal of Geophysical Research, los científicos compararon videos terrestres de auroras pulsantes, un cierto tipo de aurora que aparece como parches de brillo que parpadean regularmente, con mediciones satelitales de la cantidad y energía de los electrones que llueven. hacia la superficie desde el interior de la burbuja magnética de la Tierra, la magnetosfera. El equipo encontró algo inesperado: una caída en la cantidad de electrones de baja energía, que durante mucho tiempo se pensó que tenía poco o ningún efecto, se corresponde con cambios especialmente rápidos en la forma y estructura de las auroras pulsantes.

“Sin la combinación de mediciones terrestres y satelitales, no hubiéramos podido confirmar que estos eventos están conectados”, dijo Marilia Samara, física espacial en NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, y autor principal del estudio.

Las auroras pulsantes se denominan así porque sus características cambian y se iluminan en parches distintos, en lugar de arcos alargados a través del cielo como auroras activas. Sin embargo, su apariencia no es la única diferencia. Aunque todas las auroras son causadas por partículas energéticas, típicamente electrones, que descienden rápidamente hacia la atmósfera de la Tierra y chocan brillantemente con los átomos y moléculas del aire, la fuente de estos electrones es diferente para las auroras pulsantes y las auroras activas.


Destacado aquí hay un video dramático que capturó unas impresionantes auroras pulsantes a mediados de marzo sobre el glaciar Svínafellsjökull en Islandia.

Las auroras activas ocurren cuando una onda densa de material solar, como una corriente de viento solar a alta velocidad o una gran nube que explotó del sol, llamada eyección de masa coronal, golpea el campo magnético de la Tierra y hace que vibre. Este traqueteo libera electrones que han quedado atrapados en la cola de ese campo magnético, que se extiende lejos del sol. Una vez liberados, estos electrones descienden hacia los polos y luego interactúan con las partículas de la atmósfera superior de la Tierra para crear luces brillantes que se extienden por el cielo en largas cuerdas.

Por otro lado, los electrones que activan las auroras pulsantes se envían girando a la superficie mediante complicados movimientos de ondas en la magnetosfera. Estos movimientos de ondas pueden ocurrir en cualquier momento, no solo cuando una onda de material solar hace vibrar el campo magnético.

“Los hemisferios están conectados magnéticamente, lo que significa que cada vez que hay una aurora pulsante cerca del polo norte, también hay una aurora pulsante cerca del polo sur”, dijo Robert Michell, físico espacial de NASA Goddard y uno de los autores del estudio. “Los electrones están constantemente moviéndose hacia adelante y hacia atrás a lo largo de esta línea de campo magnético durante un evento de aurora”.

Los electrones que viajan entre los hemisferios no son los electrones originales de mayor energía que se disparan desde la magnetosfera. En cambio, estos son lo que se llama electrones secundarios de baja energía, lo que significa que son partículas más lentas que han sido expulsadas en todas direcciones solo después de una colisión del primer conjunto de electrones de mayor energía. Cuando esto sucede, algunos de los electrones secundarios se disparan hacia arriba a lo largo de la línea del campo magnético, moviéndose hacia el hemisferio opuesto.

Al estudiar sus videos de auroras pulsantes, los investigadores encontraron que el cambio más notable en la estructura y forma de la aurora ocurrió durante momentos en que muchos menos de estos electrones secundarios se disparaban a lo largo de las líneas del campo magnético hemisférico.

“Resulta que los electrones secundarios podrían ser una gran pieza del rompecabezas de cómo, por qué y cuándo la energía que crea las auroras se transfiere a la atmósfera superior”, dijo Samara.

Sin embargo, la mayoría de las simulaciones actuales de cómo se forma la aurora no tienen en cuenta los electrones secundarios. Esto se debe a que la energía de las partículas individuales es mucho menor que la de los electrones que provienen directamente de la magnetosfera, lo que lleva a muchos a suponer que su contribución a las brillantes luces del norte es insignificante. Sin embargo, su efecto acumulativo es probablemente mucho mayor.

“Necesitamos observaciones específicas para descubrir exactamente cómo incorporar estos electrones secundarios de baja energía en nuestros modelos”, dijo Samara. “Pero parece claro que es muy posible que terminen desempeñando un papel más importante de lo que se pensaba”.

Las mediciones del número y las energías de los electrones fueron realizadas por dos satélites que pasaron por encima de sus cabezas durante estos eventos de auroras pulsantes: JAXA satélite encargado de estudiar las auroras y un satélite del Programa de Satélites Meteorológicos de Defensa del Departamento de Defensa de EE. UU. Las cámaras terrestres para todo el cielo, que se utilizan para estudiar tanto auroras como meteoros, se utilizan en el campo de investigación Poker Flat en Fairbanks, Alaska, y en la instalación de radar de la Asociación Científica de Dispersión Incoherente Europea en Tromsø, Noruega.

Más información : Vea una película de todo el cielo de un lapso de tiempo de una aurora pulsante. Leyenda: Esta película de todo el cielo muestra un lapso de tiempo de una aurora pulsante el 3 de enero de 2012. Los científicos compararon el video, tomado en Poker Flat, Alaska, durante tres minutos, con mediciones satelitales de los números y energías electrones que llueven desde la magnetosfera para comprender mejor cómo los electrones transfieren energía a la atmósfera superior y crean las auroras. La marca negra traza el punto del pie del satélite, el lugar donde el satélite está conectado magnéticamente a la aurora, del satélite del Programa de Satélites Meteorológicos de Defensa.

Publicación : Marilia Samara, et al., “Mediciones satelitales de baja altitud de electrones aurorales pulsantes”, Journal of Geophysical Research, 2015; DOI: 10.1002 / 2015JA021292

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