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LA
MAGNETOSFERA DE LA TIERRA
Un imán esférico en lo que sería
de otra manera una región vacía de espacio
tendría un campo magnético aproximadamente
modelado en la figura de abajo.
El campo magnético de la Tierra
cercano a la Tierra puede ser pensado aproximadamente
como un imán esférico. Más del
90% del campo magnético medido de la Tierra
se genera internamente en el planeta en la capa exterior
de la Tierra. (ver Un
imán en el espacio) A esta porción
del campo
geomagnético se le refiere con frecuencia
como el Campo Principal. El Campo Principal crea una
cavidad en el espacio interplanetario llamado magnetosfera,
donde el campo
magnético de la Tierra domina en el campo
magnético del viento solar. La magnetosfera
tiene la forma como de cometa en respuesta a la presión
dinámica del viento solar. Está comprimida
en el lado que da al Sol cerca de 10 radios de la Tierra.
Haga click aquí para
ver una breve animación que muestra la magnetosfera
de la Tierra.
Para un modelo tridimensional del campo
magnético de la Tierra visite el enlace de abajo.
Puede ayudarle a visualizar el campo. +
Sitio de web para un modelo del campo magnético
de la Tierra
La forma del campo magnético de
la Tierra está formada por la interacción
de varias características importantes. Una característica
es, por supuesto, el magnetismo interno de la Tierra.
(ver Un Imán
en el Espacio) Otra característica es el
campo magnético interplanetario. Este campo
magnético surge en el Sol y se extiende dentro
del espacio interplanetario. El campo magnético
interplanetario está formado de corrientes de
plasma dentro del Sol y dentro del viento solar. Este
modelo de campo magnético sale en forma de espiral
desde el sol para llenar espacio a través del
sistema solar. (ver Líneas
del Campo Magnético Interplanetario) La
tercera característica significante que contribuye
a la forma y actividad del campo magnético de
la Tierra es el viento solar, el plasma que fluye constantemente
desde el Sol en todas direcciones.
El plasma solar interactúa con
el campo magnético del Sol. El plasma y el campo
magnético típicamente se comportan como
si estuvieran "congelados" juntos. Esto le
permite a uno visualizar el viento solar como llevando
el campo magnético fuera del Sol. El plasma
en las líneas del campo magnético conectadas
a la Tierra tienen su propia fuente en la altitud baja
de la ionosfera. En los años 30 Chapman
y Ferraro predijeron que el plasma y los campos
magnéticos del Sol y el plasma y campos magnéticos
de la Tierra no se mezclarían. Pensaron que
el campo magnético de la Tierra podría
crear una barrera completa para el viento solar. El
límite entre el campo magnético interplanetario
y la región dominada por el campo magnético
de la Tierra se llama Magnetopausa. En el modelo Chapman-Ferraro,
el plasma del viento solar y los campos magnéticos
del Sol se deslizan sobre y alrededor de la magnetosfera
de la Tierra sin mezclarse.
Otros aspectos de los campos magnéticos
son importantes para entender la interacción
Tierra-Sol. Los científicos saben que campos
magnéticos dirigidos opuestamente producen campos
magnéticos debilitados y pueden incluso cancelar
el campo. El punto en el cual el campo magnético
se debilita y cancela es llamado punto neutral. En
el punto neutral líneas magnéticas forman
nuevas conexiones. En los sesentas James Dungey se
dio cuenta de la importancia de esta información.
Para el sistema magnético Tierra-Sol. El campo
magnético de la Tierra corre geográficamente
desde el sur al norte. Cuando el campo magnético
del Sol están en dirección opuesta, un
punto neutral se forma en el lado del Sol de la magnetosfera
de la Tierra. Otro punto neutral se forma en la cola
de la magnetosfera de la Tierra donde las líneas
son presionadas entre sí por el viento solar.
 La
reconexión magnética puede ocurrir en
dos regiones Magnetosfericas indicadas en gris: en
la magnetopausa y en la magnetocola. Cuando el campo
magnético del Sol (azul) apunta hacia el sur
(hacia abajo), puede reconectarse en la magnetopausa
con el campo cerrado de la Tierra (verde). En la magnetocola,
la reconexión ocurre cuando el campo abierto
de la Tierra (rojo) es exprimido. El bosquejo no es
a escala. Cortesía
Charles Day y Physics Today
El punto neutral que se forma en el lado
del Sol de la magnetosfera permite que las líneas
del campo magnético del Sol se conecten con
el campo de la Tierra. Este proceso involucra mucho
más que solamente la formación de una
nueva conexión. En el punto neutral la energía
magnética es convertida en energía termal
y cinética del plasma asociado con las líneas
del campo magnético. Dungey llamó a este
proceso reconexión. Un extremo de la línea
de campo todavía está en el viento solar.
El otro extremo está conectado a la Tierra.
En el lado de la Tierra lejos del Sol (el lado de la
noche), el campo magnetosferico se alarga con el punto
neutral separando otra vez líneas cercanas del
campo magnetosferico de líneas de campo en el
viento solar. Esta compresión en la magnetocola
puede almacenar energía considerable, cuando
hay grandes estallidos de plasma solar. Eventos solares
muy energéticos, tales como Eyecciones Masivas
de la Corona apuntan a la Tierra, trayendo enormes
cantidades de energía a la magnetosfera. Durante
estos eventos de alta energía la cola de la
magnetosfera se comprime. Como se puede ver en la siguiente
serie de imágenes, parte del campo magnético
entre la Tierra y el punto neutral original "se
pellizca" y el campo y el plasma en él
rebotan hacia la Tierra.
Bosquejos que muestran el desarrollo
del lado de la noche de la cola del campo magnético
durante las fases de crecimiento y expansión
de una sub tormenta.  Bosquejo
que (a) muestra el desarrollo de líneas de campo
distendidas en la cola cercana de la Tierra durante
la fase de crecimiento. Bosquejo que (b) muestra el
principio del trastorno de campo en los comienzos de
la fase de expansión y el retorno rápido
de campo de cola interno. Bosquejo que (c) muestra
el movimiento de la cola-bajo de este trastorno. La
región elíptica separada al final de
la cola contiene plasma y fluirá de la cola
y dentro del viento solar. Cortesía de Guía
para principiantes para la Magnetosfera de la Tierra de
S. Cowley
Cuando la magnetosfera rebota de regreso
a la Tierra, introduce más plasma energético
cercano a la Tierra. La interacción dinámica
del plasma y el campo magnético produce campos
y corrientes eléctricos en las regiones polares
Norte y Sur. Los campos eléctricos aceleran
la bajada de las partículas cargadas hacia la
atmósfera. El movimiento de las partículas
cargadas del plasma se vuelve muy complicado cerca
de la Tierra. Más información puede ser
obtenida en Radiación
Atrapada y Principios
de Trampas Magnéticas de Partículas.
Para otra explicación de la interacción
entre los campos magnéticos del Sol y el de
la Tierra ver La
Cola de la Magnetosfera o el sitio de Red POETRY,
2 "Explorando el Campo Magnético de la
Tierra".
 Cuando
estas partículas cargadas de energía
entran la capa exterior de la atmósfera de la
Tierra, varios eventos pueden ocurrir. Uno de ellos
es la aurora, hojas espectaculares de color que se
mueven en el cielo de la noche a altitudes entre 70km
y 250km. (Foto: 5 de marzo, 2000 Crédito y Derechos
de autor© Dick Hutchinson)
 (Foto:
Aurora cerca del Círculo, Alaska en el Río
Yukon. 5 de abril de 2000 Crédito y Derechos
de autor © Dick Hutchinson)
Las auroras ocurren cuando electrones
de alta energía chocan con las moléculas
de oxígeno y nitrógeno. El color rojo
de altitud alta es levemente emitido por oxígeno excitado.
El color rojo a altitudes altas es raro y solo está presente
durante tormentas magnéticas de alta energía.
Moléculas de oxígeno exaltado también
son la fuente del más común color verde.
Moléculas excitadas de nitrógeno producen
un tono azul violeta que a veces es difícil
de ver. Nitrógeno excitado puede también
producir el color ojo que se ve en altitudes bajas.
Eventos solares altamente energéticos,
tales como las Eyecciones Masivas de la Corona dirigidas
a la Tierra, aumentan la intensidad de los electrones
que impactan la atmósfera. Las auroras se vuelven
más activas sobre largas áreas durante
tormentas solares. Las grandes tormentas magnéticas
también causan corrientes eléctricas
significativas en objetos de conducción grandes
cerca de la superficie de la Tierra. A finales del
siglo XIX, operadores de telégrafo usaron baterías
para mandar impulsos eléctricos como código
a lo largo de alambres. Cuando las auroras eran más
activas, los telégrafos descubrieron que no
necesitaban usar baterías. Las tormentas solares
generaban voltajes en los alambres tan fuertes que
algunos operadores casi se electrocutaron. Las tormentas
solares en 1940, 1958, 1072 y 1989 generaron corrientes
eléctricas en cables tan fuertes que los transformadores
se dañaron, sumiendo grandes áreas en
la oscuridad. En una tormenta un transformador explotó.
Ver Lecciones
Aprendidas del Ciclo Solar 22.
Corrientes eléctricas pueden ser
generadas en tuberías de gas y petróleo
durante tormentas magnéticas. El efecto de las
tuberías aumenta el índice de corrosión.
Pruebas actuales de la tubería de petróleo
de Alaska indican que se está corroyendo más
rápidamente de lo que se había anticipado
originalmente. En junio de 1989 una tubería
de gas natural en Siberia dejó escapar gas que
se incendió al paso de trenes de pasajeros.
La explosión resultante mató cientos
de personas. Una interpretación de la evidencia
es que un índice aumentado de corrosión
debido a corrientes eléctricas causó el
derrame.
Los efectos de las tormentas solares
se consideran tan importantes que los científicos
ahora llaman a las interacciones entre el viento solar
y la magnetosfera de la Tierra "tiempo espacial".
Las predicciones del clima espacial se procuran para
anticipar tormentas que puedan causar daño a
los satélites, auroras, apagones de energía,
y aumento de la corrosión de las tuberías. ¿Pero
esta variación de la actividad solar afecta
el clima y la superficie de la Tierra? Lea Actividad
Solar y el Clima ¿Hay una conexión? Y
descúbralo.
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