Un silbador es una onda electromagnética (de radio) VLF o de muy baja frecuencia generada por un rayo . [1] Las frecuencias de los silbidos terrestres son de 1 kHz a 30 kHz, con una amplitud máxima generalmente de 3 kHz a 5 kHz. Aunque son ondas electromagnéticas, se producen en frecuencias de audio y se pueden convertir en audio utilizando un receptor adecuado. Son producidos por rayos (principalmente dentro de la nube y en la ruta de retorno) donde el impulso viaja a lo largo de las líneas del campo magnético de la Tierra de un hemisferio al otro. Sufren una dispersión de varios kHz debido a la menor velocidad de las frecuencias más bajas a través del plasma.ambientes de la ionosfera y magnetosfera . Por tanto, se perciben como un tono descendente que puede durar unos segundos. El estudio de los silbadores los clasifica en tipos Pure Note, Diffuse, 2-Hop y Echo Train.
Las naves espaciales Voyager 1 y 2 detectaron actividad similar a un silbido en las cercanías de Júpiter conocida como "Jovian Whistlers", [2] apoyando las observaciones visuales de rayos realizadas por la Voyager 1. [3]
Fuentes
El pulso de energía electromagnética de una descarga de rayo que produce silbidos contiene una amplia gama de frecuencias por debajo de la frecuencia del ciclotrón de electrones. Debido a las interacciones con los electrones libres en la ionosfera, las ondas se vuelven altamente dispersivas y, como ondas guiadas, siguen las líneas del campo geomagnético. Estas líneas proporcionan al campo suficiente influencia de enfoque y evitan la dispersión de la energía del campo. Sus trayectorias llegan al espacio exterior hasta de 3 a 4 veces el radio de la Tierra en el plano del ecuador y traen energía de la descarga de un rayo a la Tierra en un punto en el hemisferio opuesto que es el conjugado magnético de la posición de emisión de radio para silbadores. A partir de ahí, las ondas de silbido se reflejan en el hemisferio desde el que partieron. La energía se refleja casi perfectamente desde la superficie de la tierra 4 o 5 veces con un aumento de la dispersión y una disminución de la amplitud. A lo largo de trayectos tan largos, la velocidad de propagación de la energía está entre c / 10 y c / 100 y el valor exacto depende de la frecuencia.
Historia
Los silbidos probablemente se escucharon ya en 1886 en largas líneas telefónicas, pero la descripción temprana más clara fue la de Barkhausen en 1919. El científico británico Llewelyn Robert Owen Storey había mostrado silbidos generados por rayos en su disertación de doctorado de 1953 . [1] [4] [5] Casi al mismo tiempo, Storey había postulado que la existencia de silbidos significaba que el plasma estaba presente en la atmósfera de la Tierra y que movía las ondas de radio en la misma dirección que las líneas del campo magnético de la Tierra . [4] [5] De esto dedujo, pero no pudo probar de manera concluyente la existencia de la plasmasfera , una capa delgada entre la ionosfera y la magnetosfera . [5] En 1963, el científico estadounidense Don Carpenter y el astrónomo soviético Konstantin Gringauz —independientemente el uno del otro, y este último utilizando datos de la nave espacial Luna 2— probaron experimentalmente la existencia de la plasmasfera y la plasmapausa , basándose en el pensamiento de Storey. [4]
El ingeniero eléctrico estadounidense Robert Helliwell también es conocido por su investigación sobre los silbadores. Helliwell y uno de sus estudiantes, Jack Mallinckrodt, estaban investigando el ruido de un rayo en frecuencias de radio muy bajas en la Universidad de Stanford en 1950. Mallinckrodt escuchó algunos silbidos y los llamó la atención de Helliwell. [6] Como Helliwell recordó en un artículo en la edición de octubre de 1982 del Stanford Engineer , inicialmente pensó que era un artefacto , pero estuvo de guardia por radio con Mallinckrodt hasta que escuchó los silbatos él mismo. Helliwell describió estos sonidos como "raros, extraños e increíbles como platillos voladores" en un artículo de 1954 en el Palo Alto Times . [6] Helliwell intentó comprender el mecanismo involucrado en la producción de silbatos. Llevó a cabo experimentos en la estación Siple del puesto de avanzada de VLF en la Antártida occidental , que estuvo activa desde 1971 hasta 1988. [6] Dado que la longitud de onda de las señales de radio de VLF es muy grande (una frecuencia de 10 kHz corresponde a una longitud de onda de 30 kilómetros (19 mi )), Siple Station tenía una antena de 13 millas (21 km) de largo. La antena se utilizó para transmitir señales de radio VLF a la magnetosfera de la Tierra, para ser detectadas en Canadá . Fue posible inyectar estas señales en la magnetosfera, ya que la ionosfera es transparente a estas bajas frecuencias. [6]
Etimología
Los silbatos fueron nombrados por los operadores de radio británicos de la Primera Guerra Mundial . [4] En el espectrograma de banda ancha , la característica observada de un silbador es que el tono desciende rápidamente durante unos pocos segundos, casi como una persona que silba o una granada entrante , de ahí el nombre de "silbadores". [4]
Nomenclatura
Un tipo de señal electromagnética que se propaga en la guía de ondas de la Tierra-ionosfera , conocida como señal de radio atmosférica o esférica , puede escapar de la ionosfera y propagarse hacia el exterior en la magnetosfera. La señal tiende a propagarse en modo de rebote, reflejándose hacia adelante y hacia atrás en lados opuestos del planeta hasta que se atenúa por completo. Para aclarar en qué parte de este patrón de salto se encuentra la señal, se especifica mediante un número, que indica la parte de la ruta de rebote en la que se encuentra actualmente. [7] En su primer camino ascendente, se conoce como a . Después de pasar el ecuador geomagnético , se denomina a . El signo + o - indica propagación hacia arriba o hacia abajo, respectivamente. El número representa el medio rebote en curso. La señal reflejada se vuelve a designar , hasta pasar nuevamente el ecuador geomagnético; luego se llama , y así sucesivamente.0+
1−
1+
2−
Ver también
- Coro del amanecer (electromagnético)
- Onda de electrones electromagnéticos
- Silbido (electromagnético)
- Ruido atmosférico
- Radio atmosférica
- Helicón (física)
Nave espacial relevante
- Advanced Composition Explorer (ACE), lanzado en 1997, todavía está operativo.
- FR-1 , lanzado en 1965, una de las primeras naves espaciales en medir ondas VLF ionosféricas y magnetosféricas, no operativa pero aún orbitando la Tierra.
- Helios (nave espacial)
- MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging), lanzado en 2004, fuera de servicio en 2015.
- Sondas de tormenta de cinturón de radiación
- Observatorio de Dinámica Solar (SDO), lanzado en 2010, todavía operativo.
- Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO), lanzado en 1995, todavía operativo.
- Solar Maximum Mission (SMM), lanzado en 1980, dado de baja en 1989.
- Solar Orbiter (SOLO), lanzado en febrero de 2020, operativo en noviembre de 2021.
- Parker Solar Probe , lanzada en 2018, aún está operativa.
- STEREO (Observatorio Solar de Relaciones Terrestres), lanzado en 2006, sigue en funcionamiento.
- Transition Region and Coronal Explorer (TRACE), lanzado en 1998, desmantelado en 2010.
- Ulysses (nave espacial) , lanzada en 1990, clausurada en 2009.
- WIND (nave espacial) , lanzada en 1994, todavía operativa.
Referencias
- ↑ a b Robert A. Helliwell (2006). Silbidos y fenómenos ionosféricos relacionados . Dover Publications, Inc . ISBN 978-0-486-44572-4. Publicado originalmente por Stanford University Press, Stanford, California (1965).
- ^ Hobara, Y .; Kanemaru, S .; Hayakawa, M .; Gurnett, DA (1997). "Sobre la estimación de la amplitud de los silbidos jovianos observados por la Voyager 1 y las implicaciones relativas a los rayos" . Revista de Investigación Geofísica: Física espacial . 102 (A4): 7115–7125. doi : 10.1029 / 96JA03996 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Aplin, Karen L .; Fischer, Georg (febrero de 2017). "Detección de rayos en atmósferas planetarias" . Clima . 72 (2): 46–50. doi : 10.1002 / wea.2817 . ISSN 0043-1656 .
- ^ a b c d e Gallagher, DL (27 de mayo de 2015). "Descubriendo la Plasmasfera" . Física del plasma espacial . Huntsville, AL: Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA . Consultado el 1 de diciembre de 2020 .
- ^ a b c "Owen Storey" . Wiki de Historia de la Ingeniería y la Tecnología. 29 de enero de 2019 . Consultado el 1 de diciembre de 2020 .
- ^ a b c d Melissae Fellet, "Robert Helliwell, experto en radiociencia y magnetosfera, muerto a los 90", informe de Stanford, 20 de mayo de 2011 en http://news.stanford.edu/news/2011/may/robert-helliwell- obit-052011.html
- ^ Smith, RL; Angerami, JJ (1 de enero de 1968). "Propiedades magnetosféricas deducidas de observaciones de OGO 1 de silbidos con conductos y no conducidos". Revista de Investigación Geofísica . 73 (1): 1. Bibcode : 1968JGR .... 73 .... 1S . doi : 10.1029 / ja073i001p00001 .
Otras lecturas
- Una guía para principiantes sobre los fenómenos de radio VLF naturales - segunda parte.
- El proyecto INSPIRE: exploración de la radio natural de muy baja frecuencia (programa de cartera educativa de la NASA).
- Helliwell, Robert A. (1958). "Silbidos y emisiones de VLF" . En Odishaw, Hugh; Ruttenberg, Stanley (eds.). Geofísica y el IGY: actas del simposio en la inauguración del Año Geofísico Internacional . págs. 35–44.
- Romero, R. (2008). Radio Nature . Potters Bar: Sociedad de Radio de Gran Bretaña . ISBN 978-1-905086-38-2.