Eclipse Solar Hecho Ondas De Arco En La Atmósfera De La Tierra

A pesar de que el `` Gran eclipse americano '' está ahora muchos meses detrás de nosotros, todavía estamos aprendiendo cosas nuevas sobre cómo el paso de la sombra de la Luna afectó nuestra atmósfera.

Los científicos de la Tierra están particularmente interesados ​​en estudiar las capas electrificadas situadas a 80 a 1, 000 km (50 a 600 millas) sobre el suelo, conocidas como la ionosfera. Experimentó un choque drástico cuando la umbra de la Luna apareció y apagó brevemente su única fuente de energía: el Sol.

La luz ultravioleta del Sol es lo que rompe las moléculas en la capa más externa de la atmósfera de la Tierra. Aunque estas moléculas son pocas y distantes entre sí en altitudes tan altas, cuando se ionizan tienen efectos medibles, como el rebote de las ondas de radio de regreso a la Tierra. (No tendríamos recepción de radio si no fuera por la ionosfera.) Sin embargo, durante la noche, sin la entrada de energía del Sol, algunas capas de la ionosfera desaparecen por completo.

La densidad de electrones en la ionosfera varía dramáticamente entre el día y la noche.
Dieter Bilitza y otros / Journal of Geodesy (2011)

Durante el espectacular verano solar del verano pasado, por primera vez, se observó el efecto del cambio en la luz solar, en forma de ondas de arco ionosférico. Este fenómeno se había sospechado durante mucho tiempo, pero en realidad nunca se observó.

Si bien los eclipses solares totales están lejos de ser eventos celestes únicos, que ocurren en promedio aproximadamente una vez cada 18 meses en algún lugar de la Tierra, el camino de totalidad de costa a costa de agosto pasado a través de los Estados Unidos contiguos fue la primera circunstancia desde 1918. Fue esta trayectoria de sombra inusual eso permitió a los investigadores del Observatorio Haystack del MIT y de la Universidad de Tromsø, Noruega, hacer observaciones definitivas de las ondas de proa inducidas por el eclipse.

Los equipos utilizaron el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), propiedad de los Estados Unidos, una constelación de satélites que pueden ubicar un receptor en cualquier parte del mundo, así como proporcionar datos precisos y de alta resolución sobre el contenido total de electrones de la ionosfera. En agosto pasado, durante la caminata total de 4.000 kilómetros y 91 minutos a través de 14 estados, los investigadores estudiaron los datos del contenido de electrones ionosféricos recopilados por una vasta red de más de 2, 000 receptores extremadamente sensibles en todo el país.

¿El resultado?

El eclipse generó ondas de arco ionosféricas claras en las alteraciones del contenido de electrones resultantes de la totalidad, observadas más claramente en el centro y el este de los EE. UU.

Las ondas de proa se observan cuando un objeto dispara a través de un medio más rápido de lo que pueden viajar las ondas en ese medio. Una lancha rápida, por ejemplo, acumulará agua a lo largo de su proa que se mueve más rápido de lo que pueden viajar las olas dentro del agua.

Una ola de agua se formó en la proa del USS Connecticut durante las pruebas de velocidad del barco en 1906.
Fotografía del Comando de Historia y Patrimonio Naval de EE. UU.

Del mismo modo, cuando un avión vuela, genera ondas de presión invisibles frente a él. A medida que el jet vuela cada vez más rápido, las ondas de presión no pueden apartarse unas de otras. Finalmente, cuando el jet alcanza velocidades supersónicas, las ondas se comprimen en una sola onda de proa. Todos aquellos que se encuentren en una ruta estrecha debajo de la ruta de vuelo del avión podrán escuchar el sonido sónico a medida que pasa por encima.

Durante el eclipse solar, fue la sombra de la Luna la que se movió a velocidades supersónicas. En un artículo publicado en diciembre pasado en la revista Geophysical Research Letters, Shunrong Zhang de Haystack y sus colegas escribieron:

“La sombra del eclipse tiene un movimiento supersónico que [genera] ondas atmosféricas de proa, similares a las de un barco fluvial de rápido movimiento, con ondas que comienzan en la atmósfera inferior y se propagan hacia la ionosfera. [Tal] estudio de las características de las olas revela interconexiones complejas entre el Sol, la Luna y la atmósfera neutral e ionosfera de la Tierra ".

Sin duda, los científicos ya están ansiosos por repetir este fascinante experimento en el próximo eclipse solar total que pasará sobre los Estados Unidos el 8 de abril de 2024. Si bien la sombra de la Luna no irá de costa a costa, tiene una longitud de 3.400 km. El camino, casi 80 km más ancho que el camino de la totalidad de 2017, pasará por el centro y este de EE. UU., desde Texas hasta Maine.