La vista de pájaro de GOLD revela la dinámica de la interfaz de la Tierra con el espacio

Una nueva investigación que utiliza datos de la misión Observaciones de la extremidad y el disco a escala global de la NASA, o GOLD, ha revelado un comportamiento inesperado en las bandas de partículas cargadas que se agrupan alrededor del ecuador de la Tierra, posiblemente gracias a la visión global a largo plazo de GOLD, el primero de su tipo para este tipo de medición.

OR está en órbita geoestacionaria, lo que significa que orbita la Tierra al mismo ritmo que el planeta gira y «se cierne» sobre el mismo lugar por encima de su cabeza. Esto permite a GOLD monitorear la misma área en busca de cambios a lo largo del tiempo en longitud y latitud, lo que la mayoría de los satélites que estudian la atmósfera superior no pueden.

«Puisque GOLD est sur un satellite géostationnaire, nous pouvons capturer l’évolution temporelle 2D de ces dynamiques», a déclaré le Dr Xuguang Cai, chercheur à l’Observatoire de haute altitude de Boulder, Colorado, et auteur principal d’un nouveau document de investigación.

GOLD se enfoca en partes de la atmósfera superior de la Tierra que se extienden desde aproximadamente 50 a 400 millas sobre el nivel del mar, incluida una capa neutra llamada termosfera y las partículas cargadas eléctricamente que forman la ionosfera. A diferencia de las partículas neutras en la mayor parte de la atmósfera terrestre, las partículas cargadas en la ionosfera responden a campos eléctricos y magnéticos que atraviesan la atmósfera y el espacio cercano a la Tierra. Pero debido a que las partículas cargadas y neutrales se mezclan, algo que influye en una población también puede afectar a la otra.

Esto significa que la ionosfera y atmósfera superior están moldeados por una multitud de factores complejos, incluidas las condiciones climáticas espaciales, como las tormentas geomagnéticas, causadas por el Sol, y la meteorología terrestre. Estas regiones también sirven como autopista para muchas de nuestras señales de comunicación y navegación. Los cambios en la densidad y composición de la ionosfera pueden alterar las señales que la atraviesan, como la radio y el GPS.

Desde su perspectiva sobre un satélite de comunicaciones comerciales en órbita geoestacionaria, GOLD realiza observaciones de la ionosfera a escala hemisférica aproximadamente cada 30 minutos. Esta vista de pájaro sin precedentes brinda a los científicos nuevos conocimientos sobre la evolución de esta región.

Movimiento misterioso

Una de las características más distintivas de la ionosfera nocturna son las bandas gemelas de partículas cargadas densas a ambos lados del ecuador magnético de la Tierra. Estas bandas, llamadas anomalías de ionización ecuatorial o EIA, pueden cambiar de tamaño, forma e intensidad, según las condiciones de la ionosfera.

Las bandas también pueden cambiar de posición. Hasta ahora, los científicos se han basado en los datos capturados por los satélites que pasan por la región, promediando las mediciones durante meses para ver cómo podrían cambiar las bandas a largo plazo. Pero los cambios a corto plazo fueron más difíciles de seguir.

Antes de GOLD, los científicos sospechaban que cualquier cambio rápido que ocurriera en las bandas sería simétrico. Si la banda norte se mueve hacia el norte, la banda sur refleja el sur. Sin embargo, una noche de noviembre de 2018, GOLD vio algo que desafió esa idea: la banda sur de partículas se desplazó hacia el sur, mientras que la banda norte se mantuvo estable, todo en dos horas.

Esta no es la primera vez que los científicos ven cómo las bandas se mueven así, pero este evento más corto, solo alrededor de dos horas, en comparación con las seis a ocho horas más típicas vistas antes, se vio por primera vez, y N ‘podría haber sido observado por GOLD. . Las observaciones se describen en un artículo publicado el 29 de diciembre de 2020 en la Journal of Geophysical Research: física del espacio.

La deriva simétrica de estas bandas es causada por el aire ascendente que transporta partículas cargadas. A medida que cae la noche y las temperaturas se enfrían, se elevan bolsas de aire más cálido. Las partículas cargadas transportadas en estas bolsas de aire más caliente están unidas por campo magnético líneas, y para aquellos bolsillos cerca del ecuador magnético de la Tierra, la forma del campo magnético de la Tierra significa que el movimiento hacia arriba también empuja al partículas cargadas horizontalmente. Esto crea la deriva simétrica norte y sur de las dos bandas de partículas cargadas.

La causa exacta de la deriva asimétrica observada por GOLD sigue siendo un misterio, aunque Cai sospecha que la respuesta está en una combinación de los muchos factores que dan forma al movimiento de los electrones en la ionosfera: reacciones químicas en curso, campos eléctricos y vientos a altas temperaturas. altitud. golpes sobre la región.

Si bien son sorprendentes, estos hallazgos pueden ayudar a los científicos a mirar detrás de la cortina de la ionosfera y comprender mejor qué está impulsando sus cambios. Parce qu’il est impossible d’observer chaque processus avec un satellite ou un capteur au sol, les scientifiques s’appuient fortement sur des modèles informatiques pour étudier l’ionosphère, un peu comme des modèles qui aident les météorologues à prédire le temps au suelo. Para crear estas simulaciones, los científicos codifican lo que sospechan que es la física subyacente en funcionamiento y comparan la predicción del modelo con los datos observados.

Antes de GOLD, los científicos obtenían estos datos de satélites ocasionales y observaciones limitadas en tierra. Ahora, GOLD ofrece a los científicos una vista panorámica.