La Tierra y el espacio comparten la misma turbulencia

Investigadores han descubierto que la turbulencia en la termosfera exhibe las mismas leyes físicas que el viento en la atmósfera inferior.

Además, el viento en la termosfera gira predominantemente en una dirección ciclónica, en el sentido contrario a las agujas del reloj en el hemisferio norte y en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur.

Los hallazgos, publicados en Geophysical Research Letters, revelan un nuevo principio unificado para los diversos sistemas ambientales de la Tierra y potencialmente mejoran el pronóstico del clima terrestre y espacial.

De vez en cuando hemos sintonizado para ver el último pronóstico del tiempo, y si bien nos da una buena idea de nuestras condiciones atmosféricas diarias, la investigación que se dedica al estudio de cómo se mueve el aire de la Tierra es vertiginosamente compleja.

"En el nivel fundamental, estudiamos la interacción de la energía cinética en la atmósfera a diferentes tamaños y escalas, esa energía se presenta principalmente en forma de viento y turbulencia. "A lo largo de las décadas, una enorme cantidad de datos nos ha proporcionado una idea de cómo esta energía fluye y se disipa para afectar el clima en la troposfera, la capa más baja de la atmósfera", explica en un comunicado el profesor Huixin Liu de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Kyushu, quien dirigió el estudio. "Mi investigación se centra en los movimientos en la atmósfera superior, específicamente en la termosfera, donde exploramos las leyes correspondientes que rigen la dinámica y el flujo de energía en la región".

La termosfera es una sección de la atmósfera aproximadamente a 80-550 km sobre el nivel del mar y a menudo se la conoce como la puerta de entrada al espacio. Es una región crítica para la operación espacial, y es donde se encuentra la Estación Espacial Internacional, así como la mayoría de los satélites. También es donde se forman las auroras.

Liu colaboró con el investigador de meteorología Dr. Facundo L. Poblet del Instituto Leibniz de Física Atmosférica de la Universidad de Rostock, cuyo trabajo se centra en la dinámica y la turbulencia en la atmósfera inferior por debajo de una altitud de 100 km.

"Mi investigación se centra en la física espacial y quería ver si podíamos aplicar sus métodos meteorológicos a mi ámbito de investigación", explica Liu.

El equipo analizó los datos del viento de la termosfera de dos satélites, el Challenging Minisatellite Payload (CHAMP) y el Gravity Field and Steady State Ocean Circulation Explorer (GOCE). Con los datos, el equipo calculó la función de estructura de tercer orden del viento, una cantidad estadística que proporciona información sobre la turbulencia subyacente. Para su asombro, descubrieron que la termosfera exhibe una ley de escala similar a la de la atmósfera inferior.

"Esto significa que tanto la termosfera como la troposfera, a pesar de tener composiciones y dinámicas atmosféricas drásticamente diferentes, siguen las mismas leyes físicas. La forma en que la turbulencia se mueve, se forma y se disipa en estas dos regiones es muy similar", continúa Liu.

A pesar de los notables avances en la comprensión de la termosfera, la intrincada interacción de la turbulencia ha seguido siendo en gran medida esquiva, y el equipo está feliz de que sus hallazgos arrojen nueva luz sobre este aspecto poco explorado de la dinámica del espacio cercano.

"Al igual que la predicción meteorológica atmosférica, comprender las distribuciones de energía en la termosfera es vital para avanzar en nuestra comprensión de la dinámica espacial", concluye Liu. "Esperamos que estos hallazgos puedan usarse para mejorar la predicción meteorológica espacial y garantizar la funcionalidad y seguridad continuas de las tecnologías basadas en satélites esenciales para la vida cotidiana".