Reconexión magnética

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Sección transversal de cuatro dominios magnéticos en reconexión. Dos separadores dividen el espacio en cuatro dominios magnéticos con un separador en el centro de la figura. Las líneas de flujo (y el plasma asociado) fluyen centralmente desde arriba y debajo del separador, se vuelven a conectar y luego brotan horizontalmente. Una vez iniciado, el proceso avanza a velocidades muy altas.

La reconexión magnética es un proceso físico que ocurre en plasmas fuertemente conductores, en el que la topología magnética se reordena y la energía magnética se convierte en energía cinética , energía térmica y aceleración de partículas. La escala de tiempo en la que ocurre el fenómeno es intermedia entre la bastante lenta de difusión del campo magnético y la mucho más rápida de las ondas de Alfvén .

Descripción

En el proceso de reconexión, las líneas de campo magnético de los dominios magnéticos (definidos por la conectividad de las líneas de campo) se sueldan, cambiando las secuencias de conectividad con respecto a sus fuentes. Puede considerarse como una violación de la (no rigurosa) ley de conservación de la física del plasma , llamada Teorema de Alfvén , y puede concentrar energía mecánica o magnética tanto en el espacio como en el tiempo.

Las erupciones solares , las explosiones más grandes del sistema solar , podrían estar relacionadas con la reconexión de grandes sistemas de flujo magnético en el Sol; liberan en minutos la energía que se ha almacenado en el campo magnético durante períodos de horas o días.

El efecto más visible de la reconexión magnética es sin duda la aurora polar , ya que la magnetosfera terrestre funciona como un escudo, protegiendo a la Tierra del impacto directo de las partículas cargadas (plasma) que componen el viento solar. Como primera aproximación, estas partículas "se deslizan" a lo largo del borde exterior de la magnetosfera ( magnetopausa ) y pasan más allá de la Tierra. En realidad, debido a la reconexión magnética, el plasma del viento solar puede penetrar en el interior de la magnetosfera y, tras complejos procesos de aceleración, interactuar con la ionosfera terrestre, depositando inmensas cantidades de protones y electrones en la atmósfera superior, y dando lugar, en así, al fenómeno de las auroras.

El tipo más común de reconexión magnética es el separador de reconexión , en el que cuatro dominios magnéticos distintos intercambian temporalmente líneas magnéticas, invirtiéndolas al azar.

Causas y efectos

Esta teoría se refiere a las inducciones de corrientes eléctricas en la corona por el campo magnético solar. Estas corrientes colapsarían inmediatamente, liberando energía en forma de calor y ondas en la corona. Este proceso se denomina "reconexión" debido al comportamiento particular de los campos magnéticos en el plasma (o en cualquier fluido conductor como el mercurio o el agua de mar). En un plasma, las líneas del campo magnético normalmente están conectadas a elementos de la materia, de modo que la topología del campo magnético sigue siendo la misma: si un par particular de polos magnéticos norte y sur están conectados por una línea de campo, entonces incluso si el plasma o el los imanes se mueven, esa línea de campo continuará conectando esos polos en particular. La conexión se mantiene mediante las corrientes eléctricas inducidas en el plasma. Bajo ciertas condiciones, estas corrientes pueden colapsar, permitiendo que el campo magnético "reconecte" a otros polos magnéticos y libere energía en forma de calor y ondas.

La reconexión magnética es el fenómeno que provoca las erupciones solares, las explosiones más grandes del sistema solar. Además, la superficie del sol está cubierta por millones de pequeñas regiones magnetizadas de 50 a 1000 km que se mueven constantemente bajo el efecto de la granulación. El campo magnético en la corona tendría que sufrir reconexiones constantes para acomodar el movimiento de esta "alfombra magnética", y la energía liberada por este proceso es un candidato como fuente de calor de la corona, tal vez en forma de "microflujo". cada uno de los cuales produciría una contribución de energía.

Esta teoría fue apoyada por Eugene Parker en la década de 1980, pero sigue siendo controvertida. En particular, los telescopios TRACE y EIT ( SOHO ) pueden observar microflares individuales como pequeñas luminosidades en luz ultravioleta , y se han detectado muy pocos para explicar la energía de la corona. Una parte podría ser en forma de ondas o de un proceso de reconexión magnética tan gradual que suministra energía continuamente y no puede ser detectado por telescopios. Actualmente se están investigando variantes de esta teoría como hipótesis sobre otras causas del estrés del campo magnético o la producción de energía.

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