O vento solar que golpeia a magnetosfera diurna da Terra causa turbulência, como o ar sobre uma asa. Os físicos da Rice University desenvolveram novos métodos para caracterizar como isso influencia o clima espacial à noite.

Raramente fica quieto lá em cima. O vento solar flui ao redor da Terra e voa noite adentro, mas mais perto do planeta, parcelas de plasma ficam presas na turbulência e voltam para a Terra. Essa turbulência causa grandes ondulações no plasma.

Com a ajuda de várias naves espaciais e ferramentas computacionais desenvolvidas na última década, Cientistas de arroz liderados pelo físico de plasma espacial Frank Toffoletto agora podem avaliar as ondulações, chamadas de ondas de empuxo, causado pela turbulência.

Essas ondas, ou oscilações, foram observados na fina camada de fluxo magnético ao longo da base da folha de plasma que se afasta do lado noturno do planeta. A teoria de Rice é a primeira a quantificar seu movimento.

A teoria adiciona outro elemento ao modelo de convecção de arroz, um estabelecido, algoritmo de décadas em construção que ajuda os cientistas a calcular como a magnetosfera interna e média reagirá a eventos como tempestades solares que ameaçam satélites, comunicações e redes de energia na Terra.

O novo papel em JGR Space Physics por Toffoletto, O professor emérito Richard Wolf e o ex-aluno de graduação Aaron Schutza começam descrevendo as bolhas - "fluxos volumosos em massa" previstos pelo ex-aluno Duane Pôncio de Wolf e Rice em 1990 - que caem de volta para a Terra através da cauda de plasma.

Funcionalmente, eles são o reverso das bolhas de ar flutuantes que balançam para cima e para baixo na atmosfera por causa da gravidade, mas as bolhas de plasma respondem a campos magnéticos. As bolhas de plasma perdem a maior parte de seu impulso no momento em que tocam no nível teórico, limite semelhante a um filamento entre a lâmina de plasma interna e a plasmasfera protetora.

Isso define o limite de frenagem em uma oscilação suave, que dura meros minutos antes de se estabilizar novamente. Toffoletto comparou o movimento a uma corda de violão dedilhada que rapidamente retorna ao equilíbrio.

"O nome extravagante para isso é o modo próprio, "disse ele." Estamos tentando descobrir os modos próprios de baixa frequência da magnetosfera. Eles não foram muito estudados, embora pareçam estar associados a interrupções dinâmicas na magnetosfera. "

Toffoletto disse que a equipe do Rice descobriu nos últimos anos, por meio de simulações, que a magnetosfera nem sempre responde de forma linear à força motriz constante do vento solar.

"Você obtém todos os tipos de modos de onda no sistema, " ele disse, explicando que os fluxos em massa em rajadas são um desses modos. "Cada vez que uma dessas coisas vem voando, quando eles atingem a região interna, eles basicamente atingem seu ponto de equilíbrio e oscilam com uma certa frequência. Encontrar essa frequência é o objetivo deste artigo. "

Conforme medido pela espaçonave THEMIS, os períodos dessas ondas são de poucos minutos e as amplitudes geralmente são maiores que a da Terra.

"Compreender a frequência natural do sistema e como ele se comporta pode nos dizer muito sobre as propriedades físicas do plasma no lado noturno, seu transporte e como pode estar relacionado com a aurora, "disse ele." Muitos desses fenômenos aparecem na ionosfera como estruturas aurorais, e não entendemos de onde vêm essas estruturas. "

Toffoletto disse que os modelos sugerem que as ondas flutuantes podem desempenhar um papel na formação da corrente do anel que consiste em partículas carregadas que fluem ao redor da Terra, bem como subtempestades magnetosféricas. todos os quais estão conectados à aurora.

Ele disse que não mais do que uma década atrás, muitas simulações da magnetosfera "pareceriam muito uniformes, meio chato. "O grupo Rice está colaborando com o Laboratório de Física Aplicada para incluir o Modelo de Convecção de Arroz em um código de magnetosfera global recém-desenvolvido chamado" Gamera, "nomeado após o monstro japonês fictício.

"Agora, com esses modelos de alta resolução e métodos numéricos muito melhores, essas estruturas estão começando a aparecer nas simulações, "Toffoletto disse." Este artigo é uma pequena peça do quebra-cabeça que estamos montando sobre como o sistema se comporta. Tudo isso desempenha um grande papel na compreensão de como funciona o clima espacial e como isso impacta a tecnologia, satélites e sistemas terrestres. "

O próprio modelo de convecção do arroz foi atualizado este mês em um artigo liderado pelo ex-aluno do arroz, Jian Yang, agora é professor associado de ciências terrestres e espaciais na Southern University of Science and Technology, Shenzhen, China.