El curioso incidente de Swarm y sprites en la noche


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18/05/2021
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Todos estamos familiarizados con los relámpagos que acompañan a las fuertes tormentas. Si bien estos destellos se originan en nubes de tormenta y golpean hacia debajo, un tipo mucho más elusivo se forma más arriba en la atmósfera y se dispara hacia el espacio. Entonces, ¿cuáles son las posibilidades de que alguien tome fotografías de estos breves « eventos luminosos transitorios » raramente vistos al mismo tiempo que un satélite orbita sin rodeos arriba y el evento deja su firma en los datos del satélite?

La probabilidad de que esto suceda puede parecer bastante remota, pero, sorprendentemente, un observador del Instituto Checo de Física Atmosférica que también es un ávido ‘cazador de rayos’ ha tomado fotografías de estos eventos luminosos transitorios que no solo coinciden con las mediciones tomadas por Swarm de la ESA. misión satelital, sino también con grabaciones tomadas desde tierra.

Esta extraordinaria coincidencia de tres vías está conduciendo a una mejor comprensión de cómo este tipo de rayo se propaga al espacio. Además, estos nuevos hallazgos podrían mejorar potencialmente los modelos científicos de la parte ionizada de la atmósfera superior de la Tierra: la ionosfera.

Sprite en un instante

Los eventos luminosos transitorios son fenómenos ópticos que ocurren en lo alto de la atmósfera y están relacionados con la actividad eléctrica en tormentas eléctricas subyacentes. Son muy breves, duran desde menos de un milisegundo hasta dos segundos, y rara vez se ven desde el suelo. Por lo general, solo se capturan con equipos fotográficos sensibles y, debido a que emiten una luz débil, las fotografías solo se pueden tomar de noche.

Hay varios tipos diferentes de eventos luminosos transitorios como sprites, jets y elfos, cada uno con sus propias características.

Los sprites, por ejemplo, son grandes descargas eléctricas que ocurren a una altitud de alrededor de 50 a 90 km, por encima de los grandes sistemas de tormentas eléctricas. Aparecen como destellos rojos grandes, pero débiles, y generalmente ocurren al mismo tiempo que los rayos de nube a tierra que todos conocemos.

Los científicos han estado interesados ​​durante mucho tiempo en comprender si los relámpagos que se propagan a más altura en la ionosfera pueden provocar fluctuaciones en el campo magnético de la Tierra. La ionosfera es una parte muy activa de la atmósfera, respondiendo a la energía que absorbe del Sol. Los gases de la ionosfera son excitados por la radiación solar para formar iones, que tienen carga eléctrica.

Sprites vistos sobre la República Checa y detectados por Swarm

A papel, publicado recientemente en Cartas de investigación geofísica, describe cómo los científicos de los centros de investigación en Polonia utilizaron datos de campo magnético de la constelación de satélites Swarm de la ESA, observaciones de rayos del Mapeador de rayos geoestacionario y desde el terreno Matriz mundial de radiolocalización de frecuencia extremadamente baja (WERA) para proporcionar evidencia de vínculos entre eventos luminosos transitorios y fluctuaciones del campo magnético en la ionosfera superior.

Ewa Slominska, de una pequeña empresa que coopera con el Centro de Investigación Espacial de Polonia, explicó: “Los rayos pueden generar fluctuaciones de frecuencia ultrabaja que se filtran a la ionosfera superior. Esto significa que algunos rayos son tan poderosos que desencadenan perturbaciones en el campo magnético de la Tierra y se propagan cientos de kilómetros hacia arriba desde la tormenta, alcanzando la altitud de la órbita de Swarm.

“Aunque el objetivo principal de Swarm es medir cambios lentos en el campo magnético, es evidente que la misión también puede detectar fluctuaciones rápidas en el campo. Sin embargo, Swarm solo puede hacer esto si uno de los satélites está muy cerca de la tormenta activa y si el rayo es lo suficientemente fuerte «.

Constelación de enjambre sobre la Tierra

Janusz Mlynarczyk, de la Universidad de Ciencia y Tecnología AGH en Cracovia, agregó: “Usando las tres estaciones del sistema WERA, podemos localizar descargas atmosféricas poderosas que ocurren en cualquier lugar de la Tierra y reconstruir sus parámetros físicos más importantes. Esto es posible debido a una atenuación muy baja de las ondas electromagnéticas de frecuencia extremadamente baja (ELF) que generan estas descargas.

“Las potentes ondas ELF pueden incluso propagarse por todo el mundo unas cuantas veces y seguir siendo visibles en nuestras grabaciones. Tales fuentes poderosas incluyen descargas asociadas a sprites. La energía electrostática acumulada liberada y observada por Swarm fue cercana a los 120 GJ, lo que equivale a la energía liberada en la detonación de 29 toneladas de TNT.

“Aunque sabemos que cada rayo lleva mucha energía, está claro que esta clase de rayo es mucho más poderosa. Un solo relámpago ordinario, que es invisible para los instrumentos de Swarm, transporta suficiente energía para cargar 20 autos eléctricos, pero la energía producida por un evento luminoso transitorio sería suficiente para cargar más de 800 vehículos «.

Sprites y preside la República Checa

Un aspecto notable de todo esto es que uno de los miembros del equipo científico, Martin Popek, es un apasionado de capturar sprites, jets y elfos en cámara. Sus fotografías están resultando muy valiosas para la investigación del equipo, ya que han coincidido con las medidas tomadas por Swarm y por la matriz terrestre.

El científico de la misión Swarm de la ESA, Roger Haagmans, comentó: “Es asombroso que Martin logre capturar eventos tan fugaces con la cámara, pero lo realmente notable es que su dedicación a este tipo de fotografía ha coincidido con las mediciones de nuestra misión Swarm. Sus fotos añaden otra dimensión a la investigación y ciertamente estamos cosechando los beneficios de su compromiso de pasar el rato afuera en el frío y la oscuridad «.



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