Novas técnicas de medição permitirão medições melhoradas da ionosfera da Terra, uma chave para estudar e reduzir o impacto do clima espacial.



Sinais de rádio têm sido usados ​​para estudar a densidade do plasma desde a década de 1920. As fontes de transmissão de rádio incluem ionossondas terrestres (radar especial para o exame da ionosfera), fenômenos astronômicos como pulsares e, mais recentemente, sinais de naves espaciais usados ​​para transmissão de dados.

Por exemplo, os sinais de rádio dos Satélites de Posicionamento Global (GPS) são usados ​​para medir a densidade da ionosfera da Terra. Contudo, a resposta do sinal de rádio ao plasma ionosférico é mais complicada do que simplesmente variar em função da densidade. O campo magnético da Terra também afeta as flutuações das ondas eletromagnéticas.

Por exemplo, a rotação de Faraday é um fenômeno bem conhecido, conforme mostrado na imagem acima. Mas, como técnica de medição do campo magnético, a rotação de Faraday é limitada apenas à porção que está orientada na direção correta. A nova descoberta complementa a rotação de Faraday, permitindo uma medição completa da intensidade do campo magnético.

"Descobrimos que o campo magnético estava introduzindo ruído nos sinais de rádio. O impacto imediato deste trabalho é permitir medições melhoradas da ionosfera da Terra. Além disso, todas as condições adversas discutidas sobre os perigos do clima espacial, em última análise, são impulsionadas pela Terra. ionosfera respondendo ao plasma do Sol", disse Elizabeth Jensen, pesquisadora associada do Planetary Science Institute.

Jensen é autor principal do artigo "The Hunt for Perpendicular Magnetic Field Measurements in Plasma" publicado no The Astrophysical Journal . “Ao reduzir o erro nos sinais GPS do horizonte e expandir a cobertura para os pólos, os problemas com perdas de fidelidade de comunicação são imediatamente melhorados.”

O efeito do campo magnético perpendicular do plasma na propagação do rádio é mostrado na imagem acima. "Descobrimos como melhorar as comunicações entre a Terra e as naves espaciais; como medir a força do campo magnético em plasmas espaciais, um resultado importante para melhorar as previsões do clima espacial; e como obter medições do campo magnético a partir de alguns dados de naves espaciais arquivados mais antigos, - Jensen disse. "Isso ocorre com a nossa descoberta revolucionária sobre como isolar a contribuição do campo magnético perpendicular ao caminho do sinal em dados de rádio."

A previsão do clima espacial, a física por trás da desestabilização da ionosfera pelo plasma solar, é dominada pela temperatura, velocidade, densidade e campo magnético do plasma que chega do sol. A maior fonte de erro nestes modelos de clima espacial deriva da falta de medições do campo magnético no espaço intermediário entre o Sol e a Terra. Melhorar a nossa capacidade de prever o clima espacial, através de medições melhoradas do campo magnético, permite reduzir os custos destas condições adversas.

"Aqui na Terra, estamos principalmente preocupados com o clima espacial. O clima espacial consiste na resposta das regiões de plasma da Terra ao plasma liberado pelo sol. As condições adversas dessa interação incluem danos aos satélites, irradiação de pessoal não apenas na estação espacial, mas em voos perto dos pólos, comunicações deficientes devido à perda de fidelidade do sinal, afetando aeronaves e outros equipamentos dependentes de GPS, por exemplo, veículos autônomos, e danos a equipamentos como linhas de energia ou cabos submarinos", disse Jensen.

Mais informações: Elizabeth A. Jensen et al, A busca por medições de campo magnético perpendicular no plasma, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad2347
Informações do diário: Jornal Astrofísico

Fornecido pelo Planetary Science Institute