Magnetosfera para niños
La magnetosfera es como un escudo invisible que rodea a un planeta. Este escudo está hecho del campo magnético del planeta y su trabajo principal es desviar la mayor parte del viento solar. El viento solar es una corriente de partículas cargadas de alta energía que vienen del Sol.
La Tierra no es el único planeta con magnetosfera. Otros planetas en nuestro sistema solar que tienen su propio escudo magnético son Mercurio, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Incluso Ganímedes, una de las lunas de Júpiter, tiene un campo magnético, aunque es muy débil. Marte tiene una magnetización muy débil en su superficie, pero no una magnetosfera grande como la de la Tierra.
Las partículas del viento solar que son detenidas por la magnetosfera forman los cinturones de Van Allen. En las zonas cercanas a los polos magnéticos de la Tierra, algunas de estas partículas cargadas son guiadas hacia la atmósfera superior. Esto produce las impresionantes auroras boreales en el norte y australes en el sur. Fenómenos similares también se han visto en Júpiter y Saturno.
Contenido
¿Cómo se descubrió la magnetosfera?
La magnetosfera de la Tierra fue descubierta en 1958 por un satélite de Estados Unidos llamado Explorer I. Antes de eso, los científicos ya sabían que las erupciones solares a veces causaban "tormentas magnéticas" en la Tierra, que podían detectarse con ondas de radio. Sin embargo, no sabían cómo ni por qué ocurrían estas corrientes, ni tampoco se conocía el viento solar.
En agosto y septiembre de 1958, el Ejército de los Estados Unidos llevó a cabo el Proyecto Argus. Este proyecto buscaba probar una idea sobre cómo se formaban los cinturones de radiación.
En 1959, un científico llamado Thomas Gold propuso el nombre de "magnetosfera". Él dijo que la región por encima de la ionosfera, donde el campo magnético de la Tierra es más fuerte que las corrientes de gas y partículas cargadas, debería llamarse así.
¿Cómo es la estructura de la magnetosfera?
La magnetosfera es la capa más externa y grande de la atmósfera de un planeta. Interactúa con el viento solar en una zona llamada magnetopausa. Esta zona es más pequeña en la dirección del Sol y se extiende mucho en la dirección opuesta. En la Tierra, la magnetopausa está a unos 100.000 kilómetros de distancia. En Júpiter, ¡está a más de 4 millones de kilómetros!
Delante de la magnetopausa, hay una zona de choque donde el viento solar y el campo magnético se encuentran. Aquí, el plasma solar (gas cargado) se frena rápidamente antes de ser desviado por el resto de la magnetosfera. Las partículas cargadas del viento solar son arrastradas por el campo magnético hacia los polos, creando las auroras polares.
Arco de choque
El arco de choque es la capa más externa de la magnetosfera. Es el límite entre la magnetosfera y el espacio que la rodea. En los planetas, la velocidad del viento solar disminuye aquí a medida que se acerca a la magnetopausa.
Cubierta magnética
La cubierta magnética es la región de la magnetosfera que se encuentra entre el arco de choque y la magnetopausa. Se forma principalmente por el viento solar que ha chocado, aunque también contiene un poco de plasma de la magnetosfera.
Es una zona donde hay un alto flujo de energía de partículas. La dirección y la fuerza del campo magnético cambian de forma irregular aquí. Esto ocurre porque el gas del viento solar se acumula y se "calienta". Actúa como un amortiguador que transmite la presión del viento solar y la barrera del campo magnético del planeta.
Magnetopausa
La magnetopausa es el lugar en la magnetosfera donde la presión del campo magnético del planeta se equilibra con la presión del viento solar. Es donde el viento solar chocado de la cubierta magnética se encuentra con el campo magnético del planeta y el plasma de la magnetosfera. La forma y el tamaño de la magnetopausa cambian según la presión del viento solar.
Cola magnética
Detrás del planeta, la magnetosfera se estira mucho, formando una "cola magnética". Esta cola puede extenderse millones de kilómetros. Contiene dos partes, llamadas lóbulos de la cola norte y sur. Las líneas del campo magnético en el lóbulo norte apuntan hacia el planeta, mientras que las del lóbulo sur apuntan en la dirección opuesta. Los lóbulos de la cola están casi vacíos, con pocas partículas cargadas. Los dos lóbulos están separados por una capa de plasma, donde el campo magnético es más débil y hay más partículas cargadas.
Corrientes eléctricas en la magnetosfera
La interacción entre el campo magnético del viento solar y el campo geomagnético de la Tierra crea un efecto similar a un dínamo. Esto transfiere energía a la magnetosfera y forma un sistema complejo de corrientes eléctricas. Las capas exteriores de la atmósfera contienen plasma muy disperso, cuyas partículas cargadas se mueven en espiral a lo largo de las líneas del campo magnético.
Corrientes de Birkeland
La mayoría de las corrientes que se forman son las corrientes de Birkeland, nombradas así por Kristian Birkeland. Están hechas de electrones que se mueven en espiral alrededor de las líneas del campo magnético, yendo de un polo al otro. Estas partículas se mueven casi sin chocar en los cinturones de radiación de la atmósfera exterior. Cuando se acercan a los polos magnéticos, se reflejan y regresan al otro polo.
Cuando el Sol está más activo, hay más electrones libres y energéticos en las capas superiores de la atmósfera. Estos chocan con los átomos de la atmósfera a unos 100 a 150 kilómetros de altura y los "excitan". Esto es lo que produce el fenómeno de las auroras polares.
Corrientes de Pedersen
Las corrientes de Birkeland se cierran a una altitud de unos 100 a 150 kilómetros por las corrientes de Pedersen. La fuerza de estas corrientes es de unos pocos amperios por kilómetro cuadrado, lo que suma una corriente total de decenas de miles de amperios.
Corriente anular
La corriente anular de la Tierra es una corriente eléctrica que fluye alrededor de nuestro planeta a lo largo del cinturón de Van Allen, en la zona del ecuador, de este a oeste. Está formada por iones (átomos con carga eléctrica) que tienen cierta energía. Aunque la densidad de estas corrientes es pequeña, el enorme volumen que ocupan hace que la corriente total sea de varios millones de amperios.
Cuando hay tormentas magnéticas, los iones de oxígeno de las capas superiores de la atmósfera se vuelven más importantes y pueden transportar la mayor parte de la corriente.
Electrochorro polar
Las corrientes de Pedersen causan otra corriente llamada "electrochorro polar", que va de este a oeste. Durante las tormentas magnéticas, el electrochorro puede alcanzar corrientes de más de un millón de amperios y cambiar mucho en cuestión de minutos. Junto con las corrientes de Pedersen, esto crea un campo magnético que cambia mucho en la superficie de la Tierra. Esto puede inducir corrientes fuertes en cosas largas como líneas de alta tensión y tuberías.
Como la atmósfera es un mal conductor eléctrico a unos 100 kilómetros de altura, las corrientes de Pedersen y los electrochorros también calientan mucho la atmósfera. Esto hace que la atmósfera se expanda. Algunas tormentas han duplicado la densidad del aire en la zona donde orbitan los satélites (hasta unos 800 kilómetros), lo que los frena más debido a la mayor resistencia del aire. Esta expansión también hace que más iones de oxígeno entren en la corriente anular.
La magnetosfera de la Tierra en detalle
Sobre el ecuador de la Tierra, las líneas del campo magnético se vuelven casi horizontales y luego se conectan de nuevo en las latitudes altas. Sin embargo, a grandes alturas, el campo magnético se deforma mucho por el viento solar y su propio campo magnético. En el lado de la Tierra que mira al Sol (el lado diurno), el campo magnético está muy comprimido por el viento solar, hasta una distancia de unos 65.000 kilómetros.
El choque de proa de la Tierra tiene un grosor de unos 17 kilómetros y se encuentra a unos 90.000 kilómetros de la Tierra. La magnetopausa está a varios cientos de kilómetros por encima de la superficie de la Tierra. La magnetopausa de la Tierra ha sido comparada con un tamiz porque permite que algunas partículas del viento solar entren.
A veces, grandes remolinos de plasma se mueven a lo largo del borde de la magnetosfera a una velocidad diferente a la de esta. Esto causa que el plasma se deslice, lo que lleva a la "reconexión magnética". Cuando las líneas del campo magnético se rompen y se vuelven a conectar, las partículas del viento solar pueden entrar en la magnetosfera.
En el lado de la Tierra que no mira al Sol (el lado nocturno), el campo magnético se extiende en la magnetocola, que puede superar los 6.300.000 kilómetros de largo. La magnetocola de la Tierra es la principal fuente de las auroras polares. Además, científicos de la NASA han sugerido que la magnetocola de la Tierra podría causar "tormentas de polvo" en la Luna al crear una diferencia de energía entre el lado diurno y el nocturno de la Luna.
Plasmoides
El viento solar y las corrientes en la cola magnética causan grandes deformaciones en las líneas del campo en la capa de plasma de la cola. Si estas deformaciones se vuelven demasiado fuertes, pueden ocurrir "pinch-offs" (separaciones) debido a las reconexiones magnéticas. Las partes de las líneas del campo más cercanas a la Tierra se cierran para formar más líneas de campo, mientras que las partes más lejanas de la Tierra forman un plasmoide. Un plasmoide es una región del espacio llena de plasma con líneas de campo cerradas.
Por un lado, el plasmoide es empujado hacia afuera por la energía magnética liberada. Por otro lado, calienta las capas superiores de la atmósfera, lo que intensifica el sistema de flujo eléctrico.
El proceso de desprendimiento de plasmoides se llama subtormenta magnética. Aunque al principio se pensó que era solo una parte de las tormentas magnéticas, ahora sabemos que las subtormentas ocurren no solo durante las "fases de tormenta" sino también en fases de calma. Una subtormenta dura unos 45 minutos y calienta el plasma. Sin embargo, durante una fase de tormenta, el plasma ya está más caliente al principio y el aumento de temperatura es más pronunciado.
Véase también
En inglés: Magnetosphere Facts for Kids
- Magnetósfera de la Tierra
- Campo magnético terrestre
- Magnetósfera de Júpiter
- Atmósfera
- Espacio exterior
- Plasma (estado de la materia)
- Magnetopausa
- Cinturones de Van Allen
Galería de imágenes
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Imagen artística de la magnetosfera terrestre y su interacción con el viento solar
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Diagrama creado por la NASA
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Partes de la magnetosfera
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Representación de un artista de la estructura de una magnetosfera: 1) Arco de choque. 2) Cubierta magnética. 3) Magnetopausa. 4) Magnetosfera. 5) Lóbulo norte de la cola. 6) Lóbulo sur de la cola. 7) Plasmaesfera.
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Imagen infrarroja y concepto artístico del arco de choque alrededor de R Hydrae.
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Esquema de las corrientes de Birkeland, Pedersen y Hall.
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Corrientes eléctricas generadas por el Sol en el lado diurno de la ionosfera
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Diagrama de la magnetosfera terrestre.
