Impresión artística de la micro turbulencia vista por Cluster. Crédito de la imagen: ESA Haga Click para agrandar
Gracias a las mediciones realizadas por la misión Cluster de la ESA, un equipo de científicos europeos ha identificado "micro" -vórtices en la magnetosfera de la Tierra.
Dicha turbulencia de vórtice a pequeña escala, cuya existencia se predijo a través de modelos matemáticos, no se había observado antes en el espacio. Los resultados no solo son relevantes para la física espacial, sino también para otras aplicaciones como la investigación sobre fusión nuclear.
El 9 de marzo de 2002, los cuatro satélites Cluster, volando en formación tetraédrica a 100 kilómetros de distancia, cruzaban la "cúspide magnética" del norte. cuando hicieron su descubrimiento. Las cúspides magnéticas son las regiones sobre los polos magnéticos donde las líneas del campo magnético que rodean la Tierra forman un embudo magnético.
Las cúspides magnéticas son las dos regiones importantes en la magnetosfera de la Tierra donde el? Viento solar? - un flujo constante de partículas cargadas generadas por el Sol que cruza todo el Sistema Solar - puede acceder directamente a la capa superior de la atmósfera de la Tierra (la ionosfera).
¿Se transportan grandes cantidades de plasma (un gas de partículas cargadas) y energía a través de estos y otros? Accesibles? regiones, para penetrar en la magnetosfera: el escudo protector natural de la Tierra. Solo menos del uno por ciento de toda la energía transportada por el viento solar y golpeando la magnetosfera de la Tierra en realidad logra colarse, pero aún puede tener un impacto significativo en los sistemas terrenales, como las redes de telecomunicaciones y las líneas eléctricas.
El material solar que se cuela genera turbulencia en el plasma que rodea la Tierra, similar al de los fluidos pero con fuerzas más complejas involucradas. Dicha turbulencia se genera, por ejemplo, en las áreas de transición entre capas de plasma de diferente densidad y temperatura, pero sus mecanismos de formación aún no están completamente claros.
La turbulencia existe a diferentes escalas, desde unos pocos miles hasta unos pocos kilómetros de diámetro. Con in situ? Multipunto? mediciones, los cuatro satélites Cluster informaron en el año 2004 la existencia de turbulencias a gran escala: vórtices de hasta 40 000 kilómetros de ancho, en el flanco de la? magnetopausa? (una capa límite que separa la magnetosfera del espacio libre). El nuevo descubrimiento de? Micro? La turbulencia, con vórtices de solo 100 kilómetros de diámetro, es la primera en el estudio del plasma que rodea la Tierra.
Cluster: una herramienta de diagnóstico sin precedentes
Tal descubrimiento es muy relevante. Por ejemplo, permite a los científicos comenzar a vincular turbulencias a pequeña y gran escala, y comenzar a cuestionarse cómo se forma realmente y cuáles son las conexiones. Por ejemplo, ¿cuáles son los mecanismos básicos que impulsan y dan forma a la turbulencia? ¿Cuánto contribuyen los vórtices al transporte de masa y energía a través de capas límite? ¿Se necesitan pequeños vórtices para generar grandes? O, por otro lado, ¿los vórtices grandes disipan su energía y crean una cascada de los más pequeños?
Al tratar de responder estas preguntas, Cluster es una herramienta de diagnóstico sin precedentes para el primer mapa tridimensional del entorno cercano a la Tierra, dada su excepcionalidad por sus observaciones simultáneas de naves espaciales múltiples. Cluster está revolucionando nuestra comprensión de las formas y los mecanismos por los cuales la actividad solar afecta a la Tierra.
Además, el estudio de Cluster sobre la turbulencia en el plasma de la Tierra, con la dinámica y las energías involucradas, está contribuyendo al avance de las teorías fundamentales sobre el plasma. Esto no solo es importante en astrofísica, sino también en lo que respecta a la comprensión y el manejo del plasma en los laboratorios, dadas las altas energías involucradas. Esto es particularmente relevante para la investigación sobre fusión nuclear.
Por ejemplo, los datos de Cluster están complementando la investigación sobre física de plasma en el proyecto internacional ITER, un paso experimental que involucra a varios institutos de investigación de todo el mundo para las plantas de energía eléctrica del mañana. A este respecto, al explorar la magnetosfera, Cluster tiene acceso libre al único “laboratorio natural” abierto. para el estudio de la física del plasma.
Fuente original: Portal de la ESA
