Ondas em forma de surfista encontrados em espaço próximo à Terra

Posted on julho 9, 2015

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Ondas em forma de surfista encontrados em espaço próximo à Terra
Encontro:
08 de julho de 2015
Fonte:
NASA / Goddard Space Flight Center
Resumo:
O universo transborda de repetir padrões. A partir das células menores para as maiores galáxias, os cientistas muitas vezes são recompensados, observando padrões semelhantes em lugares muito diferentes. Um tal padrão é ondas do surfista icónica vista sobre o oceano – uma série de colinas onduladas que se deslocam constantemente em uma direção. A forma tem uma causa simples. Um fluido rápido, dizem vento, passando por uma mais lenta, diga água, naturalmente cria essa forma clássica. Ondas de Kelvin-Helmholtz nomeados no final de 1800 depois de seus descobridores, essas ondas já foram descobertos em todo o universo: em nuvens, nas atmosferas de outros planetas, e no sol. Agora, dois artigos publicados recentemente destacar essas ondas bem formadas nas fronteiras do espaço próximo à Terra.
O universo transborda de repetir padrões. A partir das células menores para as maiores galáxias, os cientistas muitas vezes são recompensados, observando padrões semelhantes em lugares muito diferentes. Um tal padrão é ondas do surfista icónica vista sobre o oceano – uma série de colinas onduladas que se deslocam constantemente em uma direção. A forma tem uma causa simples. Um fluido rápido, dizem vento, passando por uma mais lenta, diga água, naturalmente cria essa forma clássica. Ondas de Kelvin-Helmholtz nomeados no final de 1800 depois de seus descobridores, essas ondas já foram descobertos em todo o universo: em nuvens, nas atmosferas de outros planetas, e no sol. Agora, dois artigos publicados recentemente destacar essas ondas bem formadas nas fronteiras do espaço próximo à Terra.

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Os cientistas querem entender os detalhes do que acontece a esses limites, porque vários eventos não pode perturbar o nosso ambiente espacial. Quando suficientemente forte, este clima espacial pode interromper nossos sistemas ou equipamentos eletrônicos de comunicações a bordo de satélites. Embora os cientistas tenham ocasionalmente manchado ondas de Kelvin-Helmholtz neste limite antes – dando aos cientistas razão para perguntar se eles poderiam melhorar ou permitir tal clima espacial – os novos trabalhos mostram as ondas são muito mais comuns do que o esperado. O segundo artigo apresenta um estudo de caso que descreve um modo anteriormente não observado em que as ondas podem ser iniciadas. Juntos, os dois conjuntos de pesquisas sugerem as ondas podem ter mais de um efeito sobre o nosso ambiente espacial do que se pensava anteriormente.

“Nós já sabíamos antes a existência de ondas de Kelvin-Helmholtz nas fronteiras do ambiente magnético da Terra – mas eles eram considerados relativamente raro e pensado para só aparecem em condições especializadas”, disse Shiva Kavosi, um cientista espacial na Universidade de New Hampshire em Durham, e primeiro autor de um dos artigos, que apareceu na Nature Communications em 11 de maio de 2015. “Acontece que eles podem aparecer em todas as condições e são muito mais prevalente do que pensávamos. Eles estão presentes 20% do tempo . ”

As ondas são um resultado direto da maneira como nosso planeta se encaixa no sistema solar maior. O planeta Terra é um ímã gigante e sua influência magnética se estende para fora em uma grande bolha chamado de magnetosfera. Um fluxo constante de partículas do Sol, o chamado vento solar, sopra pela magnetosfera – não ao contrário de um vento soprando sobre a superfície do oceano. Durante certas situações, partículas e energia do sol pode violar a magnetosfera, cruzando para o espaço próximo à Terra. É este afluxo que se encontra no coração dos eventos climáticos espaço que podem afetar nossa tecnologia mais perto de casa.

Para detectar a frequência das ondas de Kelvin-Helmholtz, a equipe contou com dados de instrumentos de duas naves espaciais da NASA: o Advanced Composition Explorer, ou ACE, ea história da época dos Eventos e Interações em macro durante Substorms, ou THEMIS. ACE fica entre a Terra eo Sol, medindo o vento solar sobre 30-60 minutos antes que ele faz contato com a magnetosfera da Terra. THEMIS orbita a Terra, que se deslocam regularmente dentro e fora dos limites da magnetosfera. Os pesquisadores primeiro estabeleceram o que as ondas de Kelvin-Helmholtz parecia com simulações numéricas. Eles então usaram observações Themis para ver quando e onde eles ocorrem. Em seguida, eles correlacionaram o que viram nas fronteiras magnetopausa com o ACE medidos no vento solar. Teorias anteriores sugeriram que as ondas de Kelvin-Helmholtz só ocorreria em situações muito específicas, como quando os campos magnéticos do vento solar apontou na mesma direção que a da Terra. Inesperadamente, a equipe descobriu que as ondas de Kelvin-Helmholtz apareceu sob uma grande variedade de condições. Ventos e ventos com campos magnéticos rápidos e lentos apontado em qualquer direção foram todos igualmente capazes de produzir essas ondas clássicas.

Enquanto o primeiro papel em comparação ondas de Kelvin-Helmholtz ao que foi visto no vento solar, a segunda equipe comparou-o com o que estava acontecendo mais perto da Terra e oferece uma possível explicação do motivo por que pode ser observado com tanta freqüência. O segundo papel foi lançado online no Journal of Geophysical Research em 26 de Junho de 2015 e foi conduzido por Brian Walsh da Universidade de Boston e Evan Thomas, um estudante da Virginia Tech, em Blacksburg, Virginia, que é colocado no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Thomas trabalha com dados de uma rede de observatórios terrestres conhecidas como SuperDARN, abreviação de Super Rede dupla Auroral Radar. Estes campos elétricos medida no espaço próximo à Terra. Walsh concentra-se em dados Themis. Usando as observações espaciais e terrestres combinados, a equipe detectou ondas de Kelvin-Helmholtz se propagam para o lado do limite da magnetosfera. THEMIS também descoberto algo mais: Pouco antes de as ondas começaram, um reservatório de gás carregado em torno da Terra – conhecida como a plasmasphere – enviou uma pluma fina de plasma que viajou mais de 20.000 milhas para entrar em contato com as bordas da magnetosfera, depositando átomos adicionais em tão crucial limite Sol-Terra.

Essas penas são bastante ocorrências regulares, mas esta é a primeira vez que eles foram correlacionados com ondas de Kelvin-Helmholtz. Este estudo de caso sugere que a própria pena pode desencadear as ondas, talvez porque aumenta a densidade na fronteira magnetosfera, criando, assim, um líquido que é substancialmente mais lento do que o vento soprando passado mais rápido solar – as condições necessárias para um Kelvin-Helmholtz wave.

“A teoria das ondas de Kelvin-Helmholtz está bem desenvolvida, mas não temos muitas observações”, disse Thomas. “Estas novas observações mostram que as ondas estão acontecendo com mais freqüência do que o esperado e são, provavelmente, mais importante do que pensávamos -., Mas nós ainda não sabemos todos os detalhes”

Entendendo que a fronteira magnetospheric crucial e como ele pode deixar em material solar requer uma compreensão da variedade de processos que podem afetar e prejudicar-lo.

“Há um monte de processos propostos para como o material entra na magnetosfera”, disse Raeder. “E as ondas de Kelvin-Helmholtz é um deles. Anteriormente pensávamos as ondas não estavam acontecendo com freqüência suficiente para ter um efeito forte, mas se ondas de Kelvin-Helmholtz perturbar a fronteira e misturar o material solar com espaço próximo à Terra, depois que Seria uma forma de o plasma do vento solar para entrar na magnetosfera “.

Seja ou não ondas de Kelvin-Helmholtz são um forte gatilho para eventos climáticos espaço perto da Terra, esses detalhes cruciais ajudar a pintar um quadro mais completo de nossa magnetosfera, em última análise, ajudando-nos a proteger o nosso planeta.

Fonte da história:

O post acima é reproduzido a partir de materiais fornecidos pela NASA / Goddard Space Flight Center. Nota: Os materiais pode ser editado por conteúdo e comprimento.

Jornal de referência:

Shiva Kavosi, Joachim Raeder. Ubiquity de ondas de Kelvin-Helmholtz em magnetopausa da Terra. Nature Communications, 2015; 6: 7019 DOI: 10.1038 / ncomms8019

 

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