Observat per primera vegada un huracà espacial

Clic per engrandir. Tant a la Terra com en d'altres planetes, els huracans com aquest
son freqüents. Ara per primera vegada, els investigadors de la Universitat de Reading
al Regne Unit han observat un huracà espacial a l'alta atmosfera del nostre
planeta. Crèdit: OSORIOartist, AdobeStock.

Vídeo: La temporada d'huracans atlàntics del 2020, que ha batut tots els rècords, i que va finalitzar oficialment el 30 de novembre. Va tenir el rècord de 30 tempestes amb nom, des de l'Arthur fins Iota, i va ser la cinquena temporada consecutiva per sobre del normal. Dotze tempestes van arribar a la costa d'Estats Units, cinc de les quals van tocar terra a Louisiana.

Aquesta animació satelital és del satèl·lit GOES-16 (GOES East) de la NOAA i abasta des del 13 de maig fins el 18 de novembre de 2020. El satèl·lit GOES va capturar aquestes imatges de tota la conca de l'Atlàntic des de la seva ubicació operativa de 75,2 graus de longitud oest. Això ens permet mostrar les tempestes a mesura que es formen davant de la costa d'Àfrica i després entren a l'Atlàntic.

Nota: Si desitja una experiència de màxima qualitat, seleccioneu 1080p i pantalla completa.

Tal com van anunciar els meteoròlegs a principis d'any, la temporada d'huracans del 2020 a l'Atlàntic Nord ha estat extremadament activa. A partir del 30 de novembre, data oficial del final de temporada, s’han nomenat no menys de 30 tempestes tropicals. Contra 12 només durant una temporada mitjana. I és especialment al final de la temporada que els huracans van ser més violents. 

Huracans que es desencadenarien a les altes atmosferes dels planetes. Una mena d’huracans espacials. Els investigadors havien imaginat la seva existència. I ho acaben de demostrar observant un d’aquests fenòmens sobre el pol nord de la nostra Terra. 

Es va produir el 20 d'agost de 2014, sobre el pol nord. Però recentment va ser descobert per investigadors de la Universitat de Reading (Regne Unit), quan escanejaven imatges de quatre satèl·lits DMSP, sigles en anglès de Defense Meteorological Satellite Program (Programa de Satèl·lits meteorològics de Defensa). El primer "huracà espacial" a l'atmosfera superior de la nostra Terra o de qualsevol altre planeta conegut.

Recordem que els huracans tradicionals es produeixen a la baixa atmosfera de la Terra o en d'altres planetes com Mart, Júpiter o Saturn. Quan l’aire càlid i humit s’eleva, crea una zona de baixa pressió prop de la superfície que aspira l’aire circumdant. El resultat és un vent extremadament fort acompanyat de núvols i fortes pluges.

Clic per engrandir. Crèdit: @ShandongU

El que els investigadors han identificat aquí no és un patró de remolí a l'aire, sinó al plasma que es troba a l'atmosfera superior de la Terra. I en altres llocs del sistema solar també. Així, l'huracà espacial es presenta a diversos centenars de quilòmetres sobre el pol nord, en una extensió d'uns 1.000 quilòmetres, amb un cor bastant tranquil i diversos braços espirals que giren en sentit antihorari. I com a precipitació; electrons energètics (accelerats fins a uns 10 keV) en lloc de gotes d’aigua. Tot es manté durant gairebé vuit hores abans de col·lapsar.

Els investigadors van desenvolupar un model 3D de l’huracà espacial que reprodueix les seves principals característiques i n’explica la formació. Probablement d'una transferència inusualment gran i ràpida de l'energia a partir del vent solar i les partícules carregades en l'atmosfera superior de la Terra. Així, els huracans espacials podrien ser fenòmens universals en cossos planetaris que tinguessin camps magnètics i plasma.

Clic per engrandir. Fig 1. Crèdit: nature.com

Fig. 1: Esquema de l'huracà espacial i el seu mecanisme de formació durant una condició geomagnètica extremadament tranquil·la amb IMF¹ cap al nord i un component By dominant.

a Esquema d’un huracà espacial a la ionosfera polar nord. La taca auroral en forma de cicló magenta amb fletxes marrons i gruixudes de fluxos ionosfèrics circulars, representa l'huracà espacial amb un fons verd clar que mostra els FAC⁴ descendents. Les línies de convecció són de color blau amb barres creuades i gruixudes de color verd que mostren els llocs de reconnexió magnètica projectats a la magnetopausa del dia al voltant del límit equatorial i cap a fora (lòbul) de la cúspide. Les línies verticals de color blau fosc representen les línies del camp magnètic terrestre amb precipitacions d’electrons i FAC. El sol es troba a la part superior, representant que la ionosfera polar es troba en condicions de llum solar durant l'interval d'interès.
b Esquema de la magnetosfera 3-D quan va ocórrer un huracà espacial. Diferents ombres de colors representen diferents regions de la magnetosfera. L’embut magenta ombrejat mostra l’huracà espacial a la magnetosfera. Les corbes vermelles, negres i blaves amb fletxes són les línies de camp magnètic interplanetari, les línies de camp magnètic de la Terra i les línies de camp magnètic de la Terra recentment reconnectades. Les barres gruixudes i verdes representen els llocs de reconnexió. La corba groga amb una icona de satèl·lit mostra l'òrbita del satèl·lit. En aquest cas, la reconnexió de la magnetopausa es pot produir a la magnetopausa del dia al voltant del límit equatorial i cap a la cua (lòbul) de la cúspide. A causa d’una reconnexió constant del lòbul de latitud alta, es va formar un embut (huracà espacial) a la zona de la cúspide (b), i una gran cèl·lula lòbul-convecció ionosfèrica amb un fort flux de plasma horitzontal circular dins de la cèl·lula normal de convecció de la tarda (a).

 Clic per engrandir. Fig. 4: Vista 3D i 2D dels FAC's simulats i de les línies de camp magnètic
seleccionades pel codi PPMLR-MHD en el moment central de l'exemple de la Fig. 2a.

a Vista 3-D dels FAC's en el pla X-Z del GSM, i en el pla X-Y a Z=8 R_E. 

b Distribució 3-D de les línies de camp magnètic seleccionades amb creus magenta representant els llocs de reconnexió i les línies de camp numerades de vermell a marró clar representant l'evolució de nou a vell de les línies de camp reconnectades que també són ressaltades per la corba de color amb fletxa gruixuda.

c Distribució bidimensional dels FAC's simulats en la ionosfera polar nord amb les línies de contorn dels FAC's, i

d Primer pla de la distribució bidimensional dels FAC's i els vectors de velocitat del plasma en el pla X-Y a Z=8 R_E.

 

Per saber-ne més:

¹IMF: Sigles de Interplanetary Magnetic Field (Camp magnètic interplanetari)
²GSM: Sigles de Geocentric Solar Magnetospheric ("Coordenades" magnetosfèriques solars geocèntriques) Son elements d'un sistema de coordenades cartesianes segons la regla de la mà dretà (X, Y, Z) amb l'origen al centre de la Terra. X punts en línia cap al Sol, Z són perpendiculars a X, situats en el pla que conté X i els eixos dipolars geomagnètics, Y punts perpendiculars a X i Z i apunta aproximadament cap el temps local magnètic (MLT³).
³MLT: Sigles de Magnetic Local Time (Temps magnètic local) és un paràmetre anàleg a la longitud, sovint utilitzat per descriure posicions en l'espai proper a la Terra.
⁴FAC: Sigles de Field Aligned Current (Corren de Camp Alineada)

Ho he vist aquí, i aquí.