Universidad

Un eclipse total de Sol en clave ionosférica y geomagnética

/Prensa UNLP/


El análisis del Dr. en Astronomía Guillermo Bosch y el Ing. Bernardo Eylenstein, a un año de producirse este fenómeno que tuvo a Valcheta en Río Negro, como uno de los sitios privilegiados de observación

A un año del eclipse total de Sol que tuvo a Valcheta en Río Negro, como un de los sitios privilegiados de observación, dialogamos con el Dr. en Astronomía Guillermo Bosch* y el Ing. Bernardo Eylenstein**. Ellos son parte del grupo de autores de una próxima publicación: «Análisis de respuesta ionosférica y geomagnética durante el eclipse total de Sol del 14 de diciembre de 2020» (***) en la revista on line «Frontiers». La autora principal es la Dra. en Astronomía, Amalia Meza, directora del Laboratorio MAGGIA (Laboratorio de Meteorología espacial, Atmósfera terrestre, Geodesia, Geodinámica, diseño de Instrumental y Astrometría).

En el resumen del trabajo publicado, los autores señalan, «los eclipses solares totales son oportunidades únicas para estudiar cómo la ionosfera y el campo geomagnético responden a cambios rápidos en el flujo ionizante, a medida que avanza la sombra de la Luna, a través de su trayectoria sobre la ionosfera, a una velocidad media de 3000 km / h».

En su publicación describen la campaña de observación en la que instalaron estaciones GNSS (Sistema global de navegación por satélite) y geomagnéticas en la ciudad de Valcheta, Río Negro, ubicada justo debajo del camino de la totalidad del eclipse.

También describieron los resultados obtenidos del análisis de la combinación de datos in situ junto con observaciones disponibles públicamente de observatorios geodésicos y geomagnéticos. La gran amplitud en latitud de los datos obtenidos les permitió analizar las diferentes magnitudes de caída en el contenido de electrones total vertical (∆VTEC) con porcentajes de ocultación variables. Los autores encontraron una reducción esperada en esta caída a medida que se alejaban del camino de la totalidad, pero también detectaron un nuevo incremento en el contenido de electrones total vertical, a medida que se acercaban al ecuador magnético de la Tierra.

«Lo más llamativo en los registros obtenidos tiene que ver con un retraso en la respuesta del campo geomagnético de alrededor de 20 minutos con respecto al máximo del eclipse. Esto sugiere la presencia de procesos que retrasan la respuesta de la ionosfera inferior a la pérdida del flujo de fotoionización».

Guillermo Bosch señaló sobre la próxima publicación del trabajo, «estamos contentos porque es una revista de peso, nos invitaron a enviar un trabajo y fue aceptado. Son muy proactivos y generan una interfase muy dinámica con los referees que, obviamente, son anónimos y van preguntando, comentando distintos aspectos, casi en tiempo real. También hay un programa de inteligencia artificial que chequea repetición con bibliografía existente y que por cuestiones idiomáticas no haya conceptos confusos». Bernardo Eylenstein agregó que el equipo editorial de dicha revista «es muy exigente y no dejaron pasar ningún detalle».

Tiempo antes del eclipse del 14 de diciembre de 2020

El Dr. Guillermo Bosch reseña que «la idea de ir a observar el eclipse comenzó en 2019, en relación al eclipse total solar de ese año. Quise registrarlo en el sur con un pequeño telescopio óptico para repetir el procedimiento que hizo Einstein para medir la deflexión de la luz. Finalmente, no fue posible adquirir el instrumento pero sí sirvió para que resurgiera la idea que siempre tuvo Amalia Meza y el grupo MAGGIA, de detectar las variaciones en la ionosfera durante un eclipse. Porque al revés de lo que ocurre durante los flares solares, donde hay un exceso de flujo, en un eclipse hay una falta. Así comenzamos lo que sería la campaña de observación 2020».

Por su parte, el Ing. Bernardo Eylenstein dijo, «hicimos un trabajo comparativo con otro que refería a un eclipse total de Sol del 21 de agosto de 2017».

Este eclipse -explicaba la Dra. Amalia Meza el año pasado- fue también solar y total y cubrió la zona del centro norte de Estados Unidos, haciendo un barrido longitudinal en horas de la mañana-mediodía. Las características de este eclipse, si bien todos los eclipses son diferentes desde un punto de vista interacción radiación-atmósfera, presenta características generales similares al eclipse 2020.

Estuvimos casi un año trabajando con datos de ese paper -continúa el Dr. Bosch- probando qué era lo que íbamos a observar luego en Valcheta». Guillermo Bosch agrega, «teníamos que diseñar completamente nuestro código, nuestro método de análisis y lo más interesante sería estudiar en simultáneo, la parte superior de la ionosfera y el campo geomagnético. Y hacerlo en Valcheta, Río Negro al mismo tiempo que en el Observatorio Geofísico de Trelew.

Ambos eclipses se dieron en horas de plena fotoionización, el de 2020 hizo un barrido de costa a costa, y barrió a la ionosfera en posición geográfica de latitud media. Esto último es importante ya que la ionosfera intrínsecamente es más tranquila en esa posición geográfica.

Un eclipse y un viaje de campaña en pandemia

Vale recordar que para la fecha del eclipse total solar, regían disposiciones gubernamentales nacionales, provinciales y municipales que dificultaban los permisos para trasladarse o realizar determinada actividad no esencial.

El Dr. Guillermo Bosch recuerda, «nuestro plan original era viajar en octubre o noviembre para hacer un simulacro, ver el terreno, hacer una prueba de mediciones y volver en diciembre para el eclipse, pero en octubre-noviembre estaba todo cerrado. Nada de eso fue posible y hasta muy pocos días antes de viajar, no sabíamos con certeza si lo lograríamos. La intendenta de Valcheta, Yamila Direne, siempre nos alentó a que fuéramos porque nos decía que iban a abrir la jurisdicción municipal, pero no era igual en otros lugares. Su apoyo fue clave. Finalmente, salimos en caravana, vía terrestre, todo el grupo de trabajo junto a los equipos».

El Ing. Bernardo Eylenstein agrega, «pudimos instalarnos en un predio a unos 3km de la ciudad, con vigilancia municipal, lo cual nos permitió colocar los instrumentos y no tuvimos que quedarnos a dormir en el sitio, aunque habíamos llevado carpas como para turnarnos en las guardias.

En lugar de llegar varios días antes, llegamos justo dos días antes del eclipse, montamos los equipos casi corriendo para dejarlos andando; nuestro predio, en un principio, también iba a ser el lugar disponible para que la gente lo viera pero eso finalmente no sucedió porque habilitaron otros sitios cercanos, si no ¡hubiera sido una locura! La cercanía de la gente afecta directamente a los equipos».

Bernardo recuerda casi divertido que en una jornada corrieron detrás de un camión hidrante que iba a mojar el piso para que no volara tanta tierra. «Semejante masa de hierro cerca de los magnetómetros hubiera alterado los datos así es que todos corríamos en el campo para desviar al camión. El día del eclipse, nosotros les explicábamos a la gente que no se acercara porque cualquier objeto metálico altera el campo magnético, ¡hasta una hebilla de cinturón o el marco de los lentes cambian la medida!».

Guillermo agrega, «fue motivo de mucho estrés y tensión pero tuvimos la ayuda de la Municipalidad que estableció esa zona de exclusividad que necesitábamos. Entre las anécdotas que nos quedaron, intentamos poner un gazebo pero lo guardamos antes de que se los llevara el viento que era muy intenso. Sí pudimos armar una carpa al lado de los instrumentos donde estaba la computadora ya que la tierra que volaba era abundante.

La totalidad del eclipse la vimos entre huecos de las nubes, en la segunda mitad estuvo despejado y observamos muy bien los discos».

Durante el proyecto original se habían planificado diversas actividades de divulgación junto a la comunidad de la zona, pero no fue posible realizarlas por las medidas ASPO y DISPO.

Equipos ¡Gente e instrumentos!

Especialistas de distintas disciplinas e instituciones, formaron un proyecto de campaña de observación meteorológica, geofísica y astronómica. La Facultad de Cs. Astronómicas y Geofísicas de la UNLP fue parte de este proyecto, a través de investigadores, docentes, estudiantes y su Observatorio Geofísico de Trelew.

Los experimentos fueron de diferente índole, como el de monitoreo de la radiación solar directa y difusa (UVA, UVB, total); medición de la variabilidad del contenido total electrónico (TEC: Total Electron Content) con técnicas GNSS (Global Navigation Satellite System); mediciones de la variabilidad del campo magnético terrestre haciendo uso también de las observaciones del magnetómetro ubicado en el Observatorio Geofísico de Trelew; registro de presión, temperatura y de campo eléctrico atmosférico y sus variaciones durante el eclipse, etc.

El Dr. Bosch reafirma, «estábamos dentro del denominado Proyecto Valcheta. Si bien cada grupo hacía su trabajo, compartimos desde camionetas hasta ayudas técnicas con la invalorable colaboración de la Dra. Gabriela Nicora quien sí pudo viajar un año antes a la zona y organizar todo. Fue un gran proyecto colaborativo.
Para nuestro trabajo específico, viajamos la Dra. Amalia Meza, la Dra. María Paula Natali, el Dr. Juan Moirano, la Geofísica Elfriede Chalar, Bernardo y yo».

Acerca de la instrumentación el Ing. Eylenstein explicó que en Valcheta colocaron un sistema similar al que existe en el Observatorio Geofísico de Trelew, que está generando constantemente datos.

Acerca de la instrumentación el Ing. Eylenstein explicó que en Valcheta colocaron un sistema similar al que existe en el Observatorio Geofísico de Trelew, que está generando constantemente datos.
«Llevamos dos receptores GNSS, uno que pertenece al laboratorio MAGGIA y que se utiliza para hacer trabajos de geodesia y de atmósfera y dos instrumentos geomagnéticos -los detalles técnicos figuran en el trabajo a publicarse-, uno detectaba las variaciones de las componentes descomponiéndolas en X Y Z; el otro es un instrumento absoluto que mide el total del campo magnético, que nos lo prestaron de la cátedra de Geomagnetismo.

Todo lo registrado durante tres días -el día anterior del eclipse, durante el eclipse y al día siguiente- tanto en Trelew como en Valcheta, lo trabajamos luego, haciendo la limpieza de los datos. Los instrumentos pueden medir el efecto del eclipse sobre el contenido total de electrones y también sobre el campo geomagnético; la variación de este último está relacionado con las capas bajas de la ionósfera».

A pesar de todos los inconvenientes pudimos tener datos fiables y hacer un trabajo que ha demostrado buenos resultados.
Toda la experiencia ganada con la preparación, puesta a punto e instalación del magnetómetro en la campaña, ha servido para que hoy este mismo magnetómetro ocupe el lugar del que lamentablemente fue robado en el Observatorio Geomagnético de Trelew en 2019.

Cabe mencionar que tenemos encargado un equipo de alta calidad que está en periodo de construcción y se va a instalar en los primeros meses del 2022; el cual nos brindará mediciones cada un segundo de la variación en el campo magnético. Para instrumentos de estas características hay sólo dos fabricantes en el mundo y el que encargamos es de una fábrica de Ucrania y es el único que cumple con todas las especificaciones que pide INTERMAGNET».

Bernardo Eylenstein agrega, «En Trelew estamos haciendo un pilar geodésico para colocar un receptor GNSS que pertenece a MAGGIA, los datos que se obtengan van a aportar a la red RAMSAC y también va a ser utilizado para estudios de ionosfera. Una vez que está armado el pilar -el cual para poseer buena estabilidad tiene unos dos metros cúbicos de cemento bajo tierra- se coloca encima la antena del equipo GNSS».

Resultados en el sur del Sur

El Dr. Bosch explicó, «detectamos una muy pequeña variación geomagnética, unos 3, 4 nanoteslas cuando la variación diurna es de varias decenas y el valor estándar es de 25000. Sobre la variación diurna de la ionosfera -que es lenta- y sobre el campo geomagnético hay muchos estudios. Pero sobre la caída abrupta del flujo solar por el eclipse -si bien es una variación muy pequeña- ver qué sucede con la ionosfera cuando «apagas» el Sol de repente, es algo menos común. Desde la década del ´50, 60 se trata de estudiar eso con distintas herramientas.

Lo bueno que actualmente ofrece la herramienta GNSS es que hay antenas en todos lados del planeta y para muy distintos usos. Teníamos datos de acceso público de unas 500 estaciones ubicadas en EEUU que se usan para múltiples estudios; aquí tenemos datos de las estaciones del Instituto Geográfico Nacional (IGN) y además, la Dra. Paula Natali obtuvo datos de Chile y del sur de Brasil.

Estudiamos y encontramos, como en el eclipse de Estados Unidos, variaciones en cuánto demora la ionosfera en alcanzar ese mínimo de contenido de electrones respecto al máximo del eclipse. O sea, cae la cantidad de electrones y luego del eclipse se van recuperando. El eclipse tiene un tiempo y la ionosfera tiene su tiempo de delay en aquella recomposición».

El Ing. Eylenstein agrega, «el GNSS nos informa todo lo que sucede en la atmósfera, desde la Tierra hasta el borde de la atmósfera, da un valor integral. Ese valor total está muy influenciado por lo que pasa más arriba y vemos una demora muy grande -una hora aproximadamente- en reproducir lo que pasó en el eclipse.

Lo que ocurre en el campo magnético depende de las capas más bajas de la atmósfera y tiene otro comportamiento que, en principio, pensamos que iba a ser más rápido pero nos dio unos 20 minutos de retraso.
O sea, la suma total de lo que pasa en la ionosfera, tarda como una hora pero en las capas más bajas donde hay corrientes que son las que generan esas variaciones diarias del campo magnético, esas corrientes tienen otro comportamiento pues dependen de diferentes procesos de ionización. Según la bibliografía, diferentes autores encuentran diferentes retardos, también tiene mucho que ver la hora del eclipse, y el estado de la ionosfera en ese momento, hay muchas variables que entran en juego y es un tema para seguir investigando».

Sobre la observación de un eclipse en el Sur, el Ing. Eylenstein dice, «el campo geomagnético está afectado por la anomalía del Atlántico Sur, o sea que estamos en la mitad del valor del campo magnético estándar. Además, estudiar los efectos del eclipse bajo estas condiciones, da un aporte también original».

El Dr. Guillermo Bosch destaca, «nosotros estamos estudiando la influencia en simultáneo, hicimos el esfuerzo de llevar una estación al lugar de mejor observación del eclipse, además de vincular los datos con Trelew.

Lo interesante es que encontramos, mediante un análisis original, algunas cosas distintas a otros trabajos, lo cual motivó la redacción del trabajo que acaban de aceptarnos en Frontiers. Terminamos haciendo una revisión del eclipse 2017, estudiamos las distancias de los observatorios que allá estaban cercanos a la franja de totalidad -ellos tienen una batería de observatorios- y nos sirvió para conocer cómo afectaba esa distancia con la zona del eclipse.

Acá sólo teníamos a 300km de la franja de totalidad del pasado eclipse, nuestro observatorio de Trelew y después, como señalamos en el trabajo, de los 1000 km para un lado y 1000 km para el otro, no había otro observatorio».

Agenda de eclipses para MAGGIA

El Dr. Bosch dice que habrá un eclipse anular de Sol observable en Santa Cruz en 2024; «el problema que tenemos es que cuanto más al sur, menos estaciones GNSS hay. Por eso estamos estudiando incluir otro tipo de instrumental y observaciones a este estudio».

——————————-

*Dr. Guillermo Bosch, Prof. Asociado en la materia Óptica Astronómica; Investigador del CONICET.
**Ing. Bernardo Eylenstein. Responsable Científico-Tecnológico del Observatorio de Trelew. Miembro de MAGGIA.

——————————-

(***)»Analysis of ionospheric and geomagnetic response to the 2020 Patagonian Solar Eclipse». Amalia Meza 1.2.; Bernardo Eylenstein 1.3; María Paula Natali 1.2; Guillermo Bosch 4; Juan Moirano 1; Elfriede Chalar 1.
1. MAGGIA (Lab. Fac. de Cs. Astronómicas y Geofísicas. (UNLP)- Buenos Aires, Argentina.
2. CONICET, Argentina.
3. Observatorio Geofísico Trelles. Trelew, Chubut, Argentina.
4 Instituto de Astrofísica de La Plata, UNLP-CONICET, La Plata, Argentina.

Un eclipse total de Sol en clave ionosférica y geomagnética

Más info: http://www.maggia.unlp.edu.ar/

Fuente: Prensa Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas 

Categorías:Universidad

Deja una respuesta

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Salir /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Salir /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Salir /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Salir /  Cambiar )

Conectando a %s