Viento solar

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Nota de desambiguación.svg Desambiguación : si está buscando la colección de cuentos de Arthur C. Clarke , consulte Solar Wind (antología) .

El viento solar es un flujo de partículas cargadas emitidas desde la atmósfera superior del Sol : se genera por la expansión continua en el espacio interplanetario de la corona solar . Este flujo está compuesto principalmente por electrones y protones con energías normalmente entre 1,5 y 10 keV. El flujo de partículas muestra temperaturas y velocidades que varían a lo largo del tiempo y con tendencias vinculadas al ciclo de once años de actividad solar . Estas partículas escapan de la gravedad del Sol debido a las altas energías cinéticas involucradas y la alta temperatura de la corona que acelera las partículas, transfiriéndoles energía adicional.

Historia

La cola del cometa siempre opuesta al sol

En la década de 1930 , los científicos habían determinado que la temperatura de la corona solar debía ser de un millón de grados Celsius debido a la forma en que se destacaba en el espacio (cuando se veía durante un eclipse total). Los estudios realizados con el espectroscopio confirmaron este nivel de temperatura. A mediados de la década de 1950, el matemático británico Sydney Chapman calculó las propiedades que debe tener un gas a esa temperatura y determinó que era un conductor de calor tal que debía extenderse hacia el espacio, mucho más allá de la órbita de la Tierra. También en la década de 1950, el científico alemán Ludwig Biermann estudió los cometas y el hecho de que sus colas siempre apuntaban en la dirección opuesta al Sol. Biermann postuló que esto se debía a la emisión del Sol de un flujo constante de partículas capaces de alejar algunas partículas. partículas heladas del cometa, formando su cola.

Eugene Parker se dio cuenta de que el flujo de calor del sol en el modelo de Chapman y la cola del cometa arrastrada por el sol en la hipótesis de Biermann debieron ser el resultado del mismo fenómeno. Parker demostró que, aunque la corona solar se sentía fuertemente atraída por la gravedad del sol, era tan buena conductora del calor que todavía hacía mucho calor a grandes distancias. A medida que la fuerza de la gravedad se debilita con el cuadrado de la distancia al Sol, la corona solar exterior escapa al espacio interestelar.

La oposición a la hipótesis del viento solar de Parker fue fuerte. El artículo que envió al Astrophysical Journal en 1958 fue rechazado por los dos revisores. Fue rescatado por el corrector de pruebas Subrahmanyan Chandrasekhar (más conocido como Chandra, que recibió el Premio Nobel de Física en 1983 ).

En la década de 1960, la hipótesis fue confirmada por observaciones satelitales directas del viento solar. Sin embargo, la aceleración del viento solar aún no está clara y no puede explicarse con la teoría de Parker.

Desde 2007, la academia finlandesa ha estado desarrollando la vela eléctrica , para el uso del viento solar como medio de propulsión de sondas interplanetarias.

Propiedad

El viento solar es un plasma muy tenue, cuyo componente iónico está formado normalmente por un 95% de protones y electrones (en proporciones aproximadamente iguales) y un 5% de partículas alfa (núcleos de helio) con trazas de núcleos de elementos más pesados. Cerca de la Tierra, la velocidad del viento solar varía de 200 km / sa 900 km / s, mientras que su densidad varía de unas pocas unidades a decenas de partículas por cm cúbico. La velocidad del viento solar es significativamente mayor que la velocidad de escape de todos los planetas del sistema solar , siendo la más alta (la de Júpiter) igual a solo 59.54 km / segundo: el movimiento continúa en línea recta, no desviado de las órbitas. de los planetas. Por tanto, el viento solar tarda entre 2 y 9 días en cubrir los 149,6 millones de km de media que separan la Tierra del Sol. El Sol pierde unos 800 millones de kg de material por segundo eiettandolo en forma de viento solar (con respecto a a la masa de Esta pérdida por sí sola es completamente insignificante).

El plasma del viento solar lleva consigo el campo magnético del Sol a través del espacio interplanetario hasta una distancia de aproximadamente 160 unidades astronómicas (una unidad astronómica representa la distancia promedio entre la Tierra y el Sol). Dado que las líneas de fuerza del campo magnético del viento solar permanecen conectadas a su origen en la fotosfera , la expansión radial del viento solar desde el Sol y la rotación de este (período de 28 días) hacen que las líneas del campo magnético se curven para formar una espiral. El viento solar interactúa con el campo magnético de la Tierra y lo confina a una región del espacio llamada magnetosfera. Las variaciones a lo largo del tiempo en la presión dinámica del viento solar y en la intensidad y orientación de su campo magnético a veces perturban dramáticamente la magnetosfera de la Tierra. Estas perturbaciones, junto con los efectos de otras perturbaciones del Sol, están siendo estudiadas por una disciplina emergente, la llamada " meteorología espacial ". Entre estos efectos se encuentran, por ejemplo, los daños a las sondas espaciales y los satélites artificiales y las conocidas luces del norte y del sur . Otros planetas con campos magnéticos similares a la Tierra también tienen sus propias auroras.

El viento solar crea una " burbuja " en el medio interestelar (que está compuesto por el gas enrarecido de hidrógeno y helio que llena la galaxia ), que se llama heliosfera . El borde más externo de esta burbuja es donde la fuerza del viento solar ya no es suficiente para hacer retroceder el medio interestelar. Este borde se conoce como heliopausa y, a menudo, se piensa que es el límite exterior del sistema solar . La distancia de la heliopausa no se conoce con precisión. Probablemente sea mucho más pequeño en el lado del sistema solar que está "por delante" del movimiento orbital del sistema solar en la galaxia. También podría variar según la velocidad del viento solar en ese momento y según la densidad local del medio interestelar. Se sabe que está mucho más allá de la órbita de Plutón . Las sondas espaciales Voyager 1 y Voyager 2 , después de completar su exploración planetaria, salieron del sistema. La Voyager 1 cruzó la frontera de la heliopausa el 25 de agosto de 2012, a una distancia de aproximadamente 121 UA del Sol. La sonda Voyager 2 llegó a la frontera el 5 de noviembre de 2018. [ sin fuente ]

La correlación entre el viento y las manchas solares fue refutada por la comparación entre el comportamiento del sol durante el mínimo de actividad electromagnética en 1996, y el mucho más alto en 2008 [1] . De manera más destacada, se manifestó en enero de 2012 con la tormenta solar más grande registrada en siete años, correspondiente a un número de días sin precedentes en ausencia de manchas solares.

El índice KP es un indicador de la actividad geomagnética del planeta, calculado como el promedio de las mediciones realizadas del índice K en 13 observatorios alrededor del mundo. Fue introducido por Julius Bartels en 1949 y se ha calculado desde entonces en el Instituto de Geofísica de la Universidad de Göttingen en Alemania (Institut für Geophysik de la Universidad de Göttingen). La historia de los valores comienza en 1932. En 1951 fue adoptado oficialmente como índice geomagnético por la IAGA ( Asociación Internacional de Geomagnetismo y Aeronomía ).

Nota

  1. ^ Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR) en Boulder, Colorado, 12 de octubre de 2009

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