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| Figura de gravedad esférica. Crédito: John Koulakis/UCLA |
La actividad solar asociada a la meteorología espacial puede provocar fluctuaciones de las corrientes eléctricas en el espacio, lo que repercute directamente en la red eléctrica de la Tierra y energiza los electrones y protones atrapados en el campo magnético variable de la Tierra. Estas perturbaciones pueden causar problemas en las radiocomunicaciones, los sistemas mundiales de navegación por satélite (como el Sistema de Posicionamiento Global o GPS), las redes eléctricas y los satélites.
La capacidad de los científicos para explorar soluciones a ese problema se ha visto muy limitada hasta ahora. Esto se debe al hecho de que la gravedad afecta a los estudios de laboratorio realizados en la Tierra de maneras muy diferentes a las condiciones en el espacio.
Sin embargo, un estudio reciente realizado por físicos de la UCLA puede ayudar a resolver ese problema. Han reproducido con eficacia el tipo de gravedad existente en las estrellas y otros planetas o cerca de ellos dentro de una esfera de cristal de 3 centímetros de diámetro (unas 1,2 pulgadas). Su estudio supondría un paso importante para garantizar la seguridad de los astronautas (y sus equipos) durante las misiones espaciales y el correcto funcionamiento de los satélites.
Lo lograron utilizando ondas sonoras para producir un campo gravitatorio esférico y la convección del plasma. El gas se enfría al acercarse a la superficie de un cuerpo y luego se recalienta y vuelve a subir al llegar al núcleo. Este proceso da lugar a una corriente fluida, que produce una corriente magnética.
Seth Putterman, profesor de física de la UCLA y autor principal del estudio, afirma: "La gente estaba tan interesada en tratar de modelizar la convección esférica con experimentos de laboratorio que pusieron un experimento en el transbordador espacial porque no podían conseguir un campo de fuerza central lo bastante fuerte en tierra. Demostramos que nuestro sistema de sonido generado por microondas producía una gravedad tan fuerte que la gravedad terrestre no era un factor. Ya no necesitamos ir al espacio para hacer estos experimentos".
Los científicos de la UCLA calentaron gas de azufre dentro de la esfera de cristal mediante microondas hasta alcanzar los 5.000 grados Fahrenheit. Las ondas sonoras del interior de la bola se comportaron como la gravedad, impidiendo que el gas caliente y débilmente ionizado -conocido como plasma- se moviera de forma similar a las corrientes de plasma de las estrellas.
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| Efectos observados en el interior de la esfera. (Koulakis et al., Cartas de revisión física, 2023) |
Los científicos calentaron el gas sulfuroso del interior de la esfera de cristal mediante microondas hasta alcanzar una temperatura de 5.000 grados Fahrenheit. Las ondas sonoras del interior de la bola se comportaron como la gravedad, impidiendo que el plasma se moviera de forma similar a las corrientes de plasma de las estrellas. Con sonido generado por microondas en un matraz esférico de plasma caliente, los científicos consiguieron un campo gravitatorio 1.000 veces más fuerte que la gravedad terrestre.
El gas caliente se eleva en la superficie de la Tierra porque la gravedad atrae el gas más denso y frío hacia el núcleo del planeta.
Los científicos descubrieron que el gas caliente y brillante hacia la mitad exterior de la esfera empujaba hacia fuera y hacia los límites de la esfera. La intensa y persistente gravedad producía turbulencias similares a las observadas cerca de la superficie del Sol. El gas caliente se hunde hacia el centro de la esfera porque la gravedad acústica en la mitad interior de la esfera cambia de dirección y se dirige hacia el exterior. El plasma más caliente del experimento quedó confinado de forma natural en el centro de la esfera por la gravedad acústica, al igual que ocurre en las estrellas.
Los científicos pueden comprender y prever cómo afecta el clima solar a las naves espaciales y a los sistemas de comunicaciones por satélite si pueden regular y manipular el plasma de forma paralela a la convección solar y planetaria. Por ejemplo, una tormenta solar destruyó el año pasado 40 satélites de SpaceX. La tecnología militar también ha tenido problemas con el fenómeno: por ejemplo, la producción de plasma turbulento alrededor de misiles hipersónicos podría obstruir las comunicaciones entre sistemas de armas.
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