Quizás estés leyendo esto mientras tomas un café. Mientras revuelves tu bebida con una cuchara, se producen vórtices en el líquido que se descomponen en pequeños remolinos hasta que desaparecen por completo. Esto se puede describir como una cascada de vórtices de escalas grandes a pequeñas. Además, el movimiento de la cuchara hace que el líquido caliente entre en contacto con el aire más frío y, por lo tanto, el calor del café puede escapar de manera más eficiente hacia la atmósfera y enfriarlo.
Un efecto similar ocurre en el espacio, en las partículas atómicas cargadas eléctricamente, plasma de viento solar, que nuestro Sol expulsa, pero con una diferencia clave: en el espacio no hay aire. Aunque la energía inyectada en el viento solar por el Sol se transfiere a escalas más pequeñas en cascadas turbulentas, al igual que en el café, la temperatura en el plasma aumenta porque no hay aire frío para detenerla.
Cómo se calienta exactamente el plasma del viento solar es un tema candente en la física espacial, porque es más caliente de lo esperado para un gas en expansión y casi no hay colisiones. Los científicos han sugerido que la causa de este calentamiento puede estar oculta en el carácter turbulento del plasma del viento solar.
Las simulaciones avanzadas de supercomputadoras ayudan a comprender estos movimientos complejos: la imagen que se muestra aquí proviene de una simulación de este tipo. Representa la distribución de la densidad de corriente en el plasma de viento solar turbulento, donde los filamentos y vórtices localizados han aparecido como consecuencia de la cascada de energía turbulenta. Los colores azul y amarillo muestran las corrientes más intensas (azul para negativo y amarillo para positivo).
Estas estructuras coherentes no son estáticas, sino que evolucionan en el tiempo e interactúan entre sí. Además, entre las islas, la corriente se vuelve muy intensa, creando regiones de alto estrés magnético y, a veces, un fenómeno conocido como reconexión magnética. Es decir, cuando las líneas de campo magnético de dirección opuesta se acercan entre sí, pueden realinearse repentinamente en nuevas configuraciones, liberando grandes cantidades de energía que pueden causar calentamiento localizado.
Tales eventos se observan en el espacio, por ejemplo, por el cuarteto de satélites Cluster de la ESA en la órbita de la Tierra, en el viento solar. El cúmulo también encontró evidencia de remolinos turbulentos a unas pocas decenas de kilómetros a medida que el viento solar interactúa con el campo magnético de la Tierra.
Esta cascada de energía puede contribuir al calentamiento general del viento solar, un tema que la futura misión de la ESA en Solar Orbiter también intentará abordar.
Mientras tanto, ¡disfruta estudiando turbulentas cascadas de vórtices en tu café!http://www.esa.int/Highlights/Week_In_Images_15_19_January_2018
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