Si ves la aurora boreal en el cielo, probablemente estés en un clima polar frío. Pero las obras maestras de clima frío, también conocidas como auroras boreales, que se encuentran arriba de usted son en realidad una importante fuente de calor. Una nueva misión de la NASA espera volar a través de la aurora boreal activa para estudiar de cerca este proceso de intercambio de energía. La ventana de lanzamiento para Ion-Neutral Coupling se abre durante la misión Active Aurora, o INCAA, en Poker Flat Research Range en Poker Flat, Alaska, el 23 de marzo.

Como residentes de la troposfera, la capa más baja de la atmósfera en la Tierra, estamos acostumbrados a un aire compuesto de partículas neutras. El oxígeno y el nitrógeno que respiramos son átomos y moléculas que se equilibran magnéticamente con todos sus electrones contados. Pero cientos de millas por encima de nosotros, nuestro aire comienza a cambiar radicalmente su carácter. Los electrones son energizados por la luz solar sin filtrar, y los electrones son arrancados de sus átomos, que luego adquieren una carga positiva. El gas que alguna vez fue neutro se convierte en un estado eléctricamente reactivo de una sustancia conocida como plasma.

No hay cortes difíciles donde termina el gas neutro y comienza el plasma. En cambio, hay una extensión capa límite Donde la población se mezcla. Los vientos diarios y las perturbaciones magnéticas envían los dos grupos de partículas en diferentes direcciones, a veces chocan, y como resultado producen una física interesante.

“La fricción es una analogía maravillosa”, dijo Stephen Kepler, profesor asociado de física y astronomía en la Universidad de Clemson en Carolina del Sur e investigador principal de la misión INCAA. “Todos sabemos que si nos frotamos las manos, obtendrá calor. Es la misma idea básica, excepto que ahora estamos tratando con gases”.

Esta capa límite, donde la atmósfera neutra se encuentra con el plasma, está sujeta a fricción constante. Pero la aurora boreal activa cambia todo a un nivel superior.

La aurora boreal se forma cuando los electrones del espacio cercano a la Tierra fluyen repentinamente hacia nuestra atmósfera. finalmente chocan con Partículas neutrasy prenderle fuego.

“Es como irrumpir en un campo de fútbol después de un partido universitario”, dijo Keibler. “La gente en la parte superior del estadio corre hacia el campo, y cuanto más te acercas al campo, más y más se vuelve la audiencia. Este es el caso de los electrones que se enfrentan a la creciente densidad neutra de la atmósfera superior”.

Estos electrones, que se hunden en la atmósfera atestada, chocan con átomos neutros, generando fricción y calor en su interior. crepúsculo. Pero también excita la capa límite más amplia, lo que mejora la mezcla y la fricción a escalas más grandes. Saber cómo afectan las auroras a la capa límite es clave para comprender cuánta energía liberan finalmente en la atmósfera superior.

Con este fin, Kaeppler y su equipo están lanzando el INCAA, con la esperanza de volar a través de las auroras y medir cómo cambia la capa límite donde el plasma se encuentra con el gas neutro.

INCAA consta de dos cargas útiles, cada una montada en misil sonoro. Los cohetes de sondeo son pequeños vehículos de lanzamiento diseñados para ascender al espacio durante unos minutos de mediciones antes de caer a la Tierra. Los cohetes de sondeo son ideales para estudiar fenómenos breves y transitorios, como la aurora boreal, que puede formarse en un lugar y luego desaparecer en cuestión de minutos.

El equipo esperaría en la plataforma de lanzamiento la aurora boreal y luego lanzaría los dos misiles en rápida sucesión. En su camino hacia arriba, el primer cohete liberará trazadores de vapor, sustancias químicas coloreadas similares a las que se usan en los fuegos artificiales, antes de alcanzar su altitud máxima de unas 186 millas. Los rastreadores de vapor crean nubes visibles que los investigadores pueden ver desde el suelo, rastreando los vientos en la atmósfera neutral, de manera muy similar a arrojar colorante alimentario en un recipiente lleno de agua para ver cómo se mueve el agua. Un segundo misil se lanzará poco después, alcanzando una altitud de unas 125 millas para medir la temperatura y la densidad de un misil. plasma En y alrededor de la aurora boreal.

Lo que mostrarán los datos es una incógnita, pero Kepler espera aprender cómo la aurora boreal altera esta capa límite donde el aire electrificado se encuentra con el neutro. Podía empujarla hacia el suelo, levantarla más alto o tal vez hacer que se flexionara. Cualquiera de estas posibilidades afecta la forma en que nuestro planeta intercambia energía con el espacio que lo rodea, pero todo depende de los detalles. “Todos estos factores hacen de este un problema físico interesante que necesita ser examinado”, dijo Keibler.