Un silbido es una onda electromagnética (de radio) de muy baja frecuencia (VLF) generada por un rayo . [1] Las frecuencias de los silbidos terrestres son de 1 kHz a 30 kHz, con frecuencias máximas 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 intranubes y camino 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 velocidad más lenta de las frecuencias más bajas a través de los entornos de plasma de la ionosfera y la magnetosfera . Por lo tanto, se perciben como un tono descendente que puede durar unos pocos segundos. El estudio de los silbidos los clasifica en tipos de nota pura, difuso, de 2 saltos y de tren de eco.
Las naves espaciales Voyager 1 y 2 detectaron actividad similar a un silbido en las proximidades de Júpiter , conocida como "silbadores jovianos", [2] lo que respalda las observaciones visuales de relámpagos realizadas por la Voyager 1. [3]
Se han detectado silbadores en la envoltura magnética de la Tierra , donde a menudo se los llama “rugidos de león” debido a sus frecuencias de decenas a cientos de Hz. [4]
El pulso de energía electromagnética de una descarga de rayo que produce silbidos contiene un amplio rango de frecuencias por debajo de la frecuencia del ciclotrón electrónico . Debido a las interacciones con los electrones libres en la ionosfera, las ondas se vuelven altamente dispersivas y, como las ondas guiadas, siguen las líneas del campo geomagnético. Estas líneas proporcionan al campo una influencia de enfoque suficiente y evitan la dispersión de la energía del campo. Sus trayectorias alcanzan el espacio exterior hasta 3 o 4 veces el radio de la Tierra en el plano del ecuador y llevan la energía de la descarga del rayo a la Tierra en un punto en el hemisferio opuesto que es el conjugado magnético de la posición de emisión de radio para los silbidos. Desde allí, las ondas de silbido se reflejan de vuelta al hemisferio del 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 trayectorias tan largas, la velocidad de propagación de la energía está entre c/10 y c/100 (donde c es la velocidad de la luz) y el valor exacto depende de la frecuencia.
El calentamiento modulado de la ionosfera inferior con un conjunto de calentadores de alta frecuencia también se puede utilizar para generar ondas VLF que exciten la propagación en modo silbador. Al transmitir ondas de alta frecuencia de alta potencia con una envolvente de potencia modulada VLF a la ionosfera de la región D, se puede modular la conductividad del plasma ionosférico. Esta modulación de la conductividad, junto con los campos de electrochorros naturales, produce una antena virtual que irradia a la frecuencia de modulación. El conjunto de calentadores de alta frecuencia HAARP se ha utilizado para excitar señales VLF en modo silbador detectables en el punto conjugado magnético, con hasta 10 saltos visibles en los datos VLF recibidos. [5]
Los silbadores probablemente se escucharon ya en 1886 en largas líneas telefónicas, pero la descripción temprana más clara fue hecha por Heinrich Barkhausen en 1919. El científico británico Llewelyn Robert Owen Storey había mostrado silbadores generados por rayos en su tesis doctoral de 1953. [1] [6] [7] Casi al mismo tiempo, Storey había postulado que la existencia de silbadores significaba que el plasma estaba presente en la atmósfera de la Tierra y que movía ondas de radio en la misma dirección que las líneas del campo magnético de la Tierra . [6] [7] De esto dedujo pero no pudo probar de manera concluyente la existencia de la plasmasfera , una capa delgada entre la ionosfera y la magnetosfera . [7] En 1963, el científico estadounidense Don Carpenter y el astrónomo soviético Konstantin Gringauz, independientemente uno del otro, y este último usando datos de la nave espacial Luna 2 , probaron experimentalmente la existencia de la plasmasfera y la plasmapausa , basándose en el pensamiento de Storey. [6]
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 los relámpagos a frecuencias de radio muy bajas en la Universidad de Stanford en 1950. Mallinckrodt escuchó algunos silbidos y se los hizo notar a Helliwell. [8] Como Helliwell recordó en un artículo en la edición de octubre de 1982 del Stanford Engineer , inicialmente pensó que era un artefacto , pero se quedó de guardia por radio con Mallinckrodt hasta que escuchó los silbadores él mismo. Helliwell describió estos sonidos como "extraños, extraños e increíbles como platillos voladores" en un artículo de 1954 en el Palo Alto Times . [8] Helliwell intentó comprender el mecanismo involucrado en la producción de silbadores. Realizó experimentos en la estación Siple , en la Antártida occidental , que estuvo activa desde 1971 hasta 1988. [8] Dado que la longitud de onda de las señales de radio VLF es muy grande (una frecuencia de 10 kHz corresponde a una longitud de onda de 30 kilómetros), la estación Siple tenía una antena de 21 kilómetros de largo. La antena se utilizó para transmitir señales de radio VLF a la magnetosfera de la Tierra, para ser detectadas en Canadá . Era posible inyectar estas señales en la magnetosfera, ya que la ionosfera es transparente a estas bajas frecuencias. [8]
Los silbadores recibieron su nombre de los operadores de radio británicos de la Primera Guerra Mundial . [6] En el espectrograma de banda ancha , la característica observada de un silbador es que el tono desciende rápidamente en unos pocos segundos, casi como una persona que silba o una granada que se aproxima , de ahí el nombre de "silbadores". [6]
Un tipo de señal electromagnética que se propaga en la guía de ondas Tierra-ionosfera , conocida como señal atmosférica de radio o esférica , puede escapar de la ionosfera y propagarse hacia afuera, hacia la magnetosfera. La señal es propensa a la propagación en modo rebote, reflejándose de un lado a otro en lados opuestos del planeta hasta que se atenúa por completo. Para aclarar en qué parte de este patrón de saltos se encuentra la señal, se especifica con un número, que indica la parte de la ruta de rebote en la que se encuentra actualmente. [9] En su primer camino ascendente, se conoce como . Después de pasar el ecuador geomagnético , se denomina . El signo + o - indica propagación ascendente o descendente, respectivamente. El número representa el medio rebote actualmente en curso. La señal reflejada se rediseña , hasta que pasa nuevamente el ecuador geomagnético; luego se llama , y así sucesivamente.0+1−1+2−