Magnetosfera: Importancia, terrestres, de júpiter, saturno y más

Una de las capas más externas de los planetas la magnetosfera, muy pocos conocen que esta capa es de gran importancia para los planetas, ya que es la primera capa que se encuentra cubriendo desde su exterior.

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Magnetosfera

La magnetosfera es una capa que conforma la atmósfera de un planeta o cuerpo celeste y que se encuentra alrededor de estos.  Con la magnetosfera se evita que el viento solar entre en contacto con los planetas, ya que este viento esta cargado de partículas que poseen una gran concentración de energía.

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Podemos ubicar a la magnetosfera en la atmósfera de la Tierra, en el Sol, y todos los planetas que poseen un campo magnético como Júpiter (Ver Artículo: Atmósfera de Júpiter), Saturno (Ver Artículo: Atmósfera de Saturno), Mercurio , Neptuno y Urano. Los otros planetas que conforman el sistema solar como Marte tienen un campo magnético muy débil porque no posee magnetosfera exterior, el Satélite de Júpiter llamado Gaminedes posee un campo magnético, pero es muy débil.

Los efectos de las partículas de los vientos solares han sido observados cuando se manifiestan las auroras boreales o australes, estas son partículas que se retienen y forman los llamados cinturones de Van Allen, que también se presentan en los planetas Júpiter y Saturno. Este fenómeno se da porque las partículas del viento solar son arrastradas hacia de los polos por el magnetismo y es cuando observamos esa hermosa gamma de colores que surca el firmamento.

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La magnetosfera se ubica en la parte exterior de los planetas, la ultima capa de su atmósfera, la de la Tierra se ubica a 100.000 Kilómetros de la superficie terrestre y en el planeta Júpiter se ubica a más de 4 millones de Kilómetros. En la zona denominada magnetopausa existe la interacción entre el campo magnético que recubre el planeta y el viento solar. Los únicos planetas que no poseen magnetosfera son los planetas Marte y Venus.

Las condiciones del centro de la Tierra se dan en el núcleo en la esfera de hierro liquido donde se genera el campo magnético de la Tierra, su extensión es enorme, fluye y se genera en el centro de la tierra y sale por el polo magnético del Sur da vueltas y entra nuevamente por el polo magnético Norte.

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Como el sol es una especie de horno termonuclear que expulsa millones de toneladas de partículas cargadas de energía, el campo magnético de la tierra actúa como escudo protector y desvía las partículas cargadas y hacen que estas floten y no se introduzcan en la atmósfera terrestre, solo penetran en los polos debido a que allí el magnetismo es débil.

La magnetosfera funciona entonces como la capa protectora que envuelve a los planeta en un campo magnético que no permite la entrada de los vientos solares, también determina la polaridad de los planetas y en las zonas de los polos donde es débil el magnetismo se producen las auroras que de pendiendo el planeta tiene diferentes presentaciones pero igual se suscitan por la lucha que existe entre los gases que que están contenidos en la atmósfera de los planetas y lo pocos vientos solares que se introducen al planeta si los vientos son muy fuertes las auroras adoptan colores más fuertes.

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Los planetas que no poseen magnetismo o el magnetismo es muy debil sufren por el ingreso de los vientos solares,  que producen que el agua escape de su atmosfera, esto es lo que se cree paso con la atmósfera del planeta marte, ya que hay fuertes indicios de que este planeta tuvo agua en su superficie. Los planetas que no albergan agua en su sus superficie y no tienen una atmosfera que proteja a los seres vivos desarrollan un ambiente hostil que no permite que ningun ser vivo pueda sobrevivir en el.

Por ese motivo la NASA prevé entre sus estudios iniciar uno en el planeta Marte que le permita conocer como se desarrollaría la vía en este planeta que posee una magnetosfera tan debil, y que a su vez no posee agua, siempre se había hablado de que se podía colonizar Marte pero quizas la falta de una fuerte magnetosfera no permita que se desarrollen estos planes de colonización. La atmósfera del planeta esta llena de gas carbónico y nada de oxigeno por lo que los seres vivos del planeta no podrían respirar tal y como lo hacen en la Tierra.

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Las futuras misiones que se dirijan a marte deben prever que deben llevar todo lo necesario para adaptarse a un planeta que no posee magnetosfera , no posee agua y tampoco tiene aire puro ni oxigeno para respirar, además los rayos solares que entran a este planeta también pueden ser dañinos par el organismo, se estima que construyan una estación espacial tanto en la luna como en Marte, pero hay que examinar las consecuencias que puede traer para el organismos de estos astronautas estar mucho tiempo en un ambiente tan hostil.

Júpiter en cambio dispone de la magnetosfera más grande y fuerte de del sistema planetario pero es un planeta gaseoso que no tiene superficie terrestre por lo tanto tampoco puede ser habitado.

El planeta Saturno dispone de una magnestosfera más debil que la de Júpiter pero igual en esta atmósfera se presentan las auroras boreales pero emiten radiación ultravioleta.

En el proyecto THEMIS la magnetosfera y la NASA se mezclan en un estudio donde se descubrió la brecha existente en el campo magnético superior diez veces mayos a la que se consideraba. En este estudio se están monitoreando las auroras boreales en las cuales han descubierto que se presentan como especie de explosiones de subtormentas, evidencia que han hallado los satélites donde se cree existen cuerdas magnéticas que sujetan las capas exteriores de la atmosfera con el Sol, estas cuerdas servirian para que los vientos solares se desplacen directamente desde la corona solar hasta nuestro planeta, ocasionando así  la energía a las tormentas geomagnéticas y a las auroras que se suscitan en los polos.

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Magnetosfera terrestre

La magnetosfera es una capa invisible que posee la Tierra, posee un magnetismo que evita que la exposición directa al Sol, nos cause daño, ya que hay muchas partículas cargadas que se desplazan en el viento solar, si las partículas cargadas tocan los tejidos vivos estos pueden matar las células del cuerpo y matar a la persona, el cáncer de piel es ocasionado por la exposición directa al Sol.

Esta capa invisible rodea al planeta de forma irregular ya que no posee forma esferica pero no alcanza llegar a los polos, y su estiramiento parecido a la cola de un cometa alcanza la orbita lunar por consiguiente el magnetismo de la tierra también abarca la órbita lunar, la luna es la encargada de ejercer los movimientos que se dan en las mareas de los océanos.

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El campo magnético del planeta es comparado con un imán, que envuelve con su magnetismo al planeta y evitan que el viento solar penetre la atmósfera, cuando golpea el frente de choque de la magnetosfera el viento recubre el planeta, y por este estiramiento se forma la cola magnética,  pero como en los polos el magnetismo de la magnetosfera es débil se forma las auroras, partículas solares que chocan contra los gases de la atmósfera, mientras más fuerte es el viento más vistosos y hermosos son los colores.

La magnetosfera de la tierra fue descubierta en el año 1958 por satélite Explorer I de Estados Unidos, para la fecha aún no se conocía que el planeta poseía un campo magnético y mucho menos que existían vientos solares, que ya en la Tierra ocasionaban tormentas magnéticas en la Tierra, de la cual se tenia información por medio de las ondas radiales.

Un proyecto militar llamado Argus que se utilizo para buscar fines tácticos para utilizar durante las guerras investigo referente a la formación de los cinturones de radiación, y hicieron los descubrimientos de una región ubicada por encima de la ionosfera a la cual en 1.959 Thomas Gold dio el nombre de magnetosfera debido a la carga magnética que se evidenciaba en esta capa.

Los vientos solares son producidos por el movimiento que se origina en la corona solar, ya que esta no es estatica, se mueve y expulsa  un gas ionizado compuesto por electrones y protones, tazas de helio y otros elementos que pueden contener energía retenida entre 10 y 100 ke V. El viento solar en la Tierra puede destruir redes de energía, y estos vientos son los que provocan las auroras boreales y australes que se presentan en los polos norte y sur.

El viento solar se manifiesta como una salida de plasma que proviene del sol y va en todas las direcciones del sistema solar, como esta lleno de protones, electrones y partículas alfas es cuasi- neutral.

Donde no se reflejan los rayos del Sol las líneas de campo se deforman debido a que el viento solar las alcanza provocando que estas se alarguen y arrastren en dirección opuesta al Sol superando su tamaño de 300.000 Km.

En nuestro Sistema Solar son comunes los rayos gamma o radiactivos, además de los vientos solares y rayos cosmiscos.

El campo magnético proviene del centro de la Tierra de su núcleo que posee hierro fundido en su interior, además del conjunto de materiales que poseen carga eléctrica.

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El campo magnético de la tierra se encuentra muy cercano, para comprobarlo podemos utilizar una brújula que debido a las corrientes eléctricas que se encentran en el núcleo de hierro terrestre siempre nos indica su polaridad. Se ubican en el polo Norte y polo Sur y este alcanza aproximadamente 57.936 Kilómetros.

Las ondas radiales también se ven protegidas por la magnetosfera, ya que pueden verse afectadas por los vientos solares que ocasionan interrupciones en en los diferentes equipos que emiten ondas radiales los celulares, GPS.

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Declinación magnética se produce cuando apuntas una aguja magnetizada esta siempre buscara el Norte, es lo que sucede al utilizar una brújula, la cual indica los polos geográficos del planeta que son el contrario de los polos magnéticos de la tierra.

Cada una de las capas de la atmósfera terrestre cumple una función para la vida de los seres vivos que se encuentran en el planeta, ya que estas capas invisibles proporcional el oxigeno que necesario para nuestro organismo, la tierra encierra una cantidad de gases que entre si proporcionan a cada ser vivo la cantidad que necesita para subsistir,

En ellas se lleva a acabo los cambios climáticos que proporcionan las precipitaciones que inundan nuestros océanos, mares y ríos, lo que nos surte del agua vital para nuestro cuerpo.

La capa de ozono también ayuda a proteger a a los seres vivos de los dañinos rayos UV que provienen del sol causantes de enfermedades de la piel.

Las naves o aeronaves también se desplazan gracias a los vientos que que circulan en estas capas, las ondas radiales también son recibidas por las capas atmosféricas y enviadas nuevamente a la superficie donde pueden recorrer grandes distancias.

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Las capas también protegen al planeta de los meteoros ya que cuando estos ingresan en la superficie terrestre se produce la incineración del meteoro debido a que cuando la roca entra en fricción con los gases contenidos en la atmósfera se produce un calor que provoca que este se vuelva una bola de fuego que puede desintegrarse totalmente o convertirse en un meteorito y chocar con la superficie terrestre.

Partes de la Magnetosfera

La estructura con la que se conforma la magnetosfera son el frente de choque en arco, la cola magnética, la envoltura magnética, la lámina neutra, los cinturones de radiación y los lóbulos.

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Cuando se da la interacción del campo magnético del planeta con los vientos solares se forma la forma a la cola magnética en el lado nocturno del planeta, esta cola es muy similar a la cola que se desprenden de los cometas

La intensidad con la que el viento solar golpea el campo magnético en la zona donde el sol aun alumbra el planeta se presenta el obstáculo del campo magnetico que provoca que el viento solar pierda velocidad cuando se produce la onda de choque que se crea con el Sol. Ya que las partículas del viento se desaceleran y se calientan en el denominado arco de choque que se encuentra alrededor de la Tierra.

La cola magnética se presenta en los diferentes planetas que poseen campo magnético, la del planeta Tierra se conoce como geocola que se extiende más allá de la órbita de la Luna en sentido contrario al Sol, la del planeta Júpiter se extiende más allá de la órbita de Saturno.

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En las zonas polares de la Tierra el viento solar puede penetrar debido a que en estas zonas se forma una especie de embudo donde el campo magnético de la Magnetosfera no alcanza los polos, por ello es que ingresan y formas las distintas auroras.

Se presenta también la lamina neutra zona en la cual el campo magnético que proviene de los hemisferios norte y sur al unirse se anulan entre ellos haciendo que la zona magnética desaparezca.

Una región de la magnetocola son los lobulos de cola con una dirección magentica opuesta estan ubicados muy cerca de la zonas que no poseen plasma, es decir entre la magnetopausa y la lamina de plasma central.

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El proceso de reconexión que se produce en la magnetosfera se produce por los cambios de presión del viento solar y la dirección del campo magnético del planeta. En este proceso se transfiere la energía del viento solar a la magnetosfera, parte de esta energía se dirige a conducción de diversos procesos que se dan en la magnetosfera. La energía que se almacena en el campo magnético es el resultado del estiramiento que provoca el viento solar.

La forma que toma la magnetosfera, el cambio de su velocidad, la materia, la orientación y el arrastre que sufre el campo magnético hacia el entorno del planeta son provocados por el viento solar.

El arco de choque es la región con la que se encuentran los vientos solares cunado quiere ingresar en la magnetosfera, en esta región se desvía el viento solar hacia el campo magnético del planeta.

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Los cinturones Van Allen, son donde se concentra la radiación existen dos cinturones descubiertos en 1958 por James Van Allen. El cinturón interior es el más pequeño, pero con mucha intensidad se ubica entre los 100 y 10.000 Km. El Cinturón exterior está encargado de transportar la energía proveniente de los iones y electrones que poseen una energía moderada pero una gran cantidad de partículas que pueden aumentar o disminuir debido a las tormentas geomagneticas que provocan los vientos solares.

Auroras

Las auroras son el resultado de la magnetosfera y los vientos solares, estas se tienen una relación estrecha con los polos Norte y Sur y ocurren dentro de una franja que posee un radio de 2.500 Km. Existen las auroras boreales y las australes y estas ocurren simultáneamente y es como ver la imagen inversa de cada una en un espejo. Se pueden ver cuando el cielo esta despejado y se presentan casi todas las noches dependiendo la zona del polo donde se encuentre.

Debe haber una oscuridad profunda para poder visualizarlas, comúnmente en el invierno son más visbles.

Importancia de la magnetosfera

La importancia de esta capa para el planeta Tierra, radica en quizás la vida en el planeta no podría darse como la conocemos . Sin esta capa en la atmósfera terrestre la radiación entraría libremente a nuestro planeta, llegando así hasta la superficie terrestre, además los grandes océanos, ríos, lagos, es decir el agua que se encuentra en nuestro planeta no existiría ya que esta se hubiese perdido continuamente, como lo que se cree sucedió en el planeta Marte.

Un campo magnético es importante porque es el que ayuda a mantener y a proteger la vida en el planeta de todas las consecuencias que trae consigo las explosiones solares, que luego llega forma de los vientos solares y que incrementan las tormentas geomagneticas.

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La magnetosfera también cumple un papel importante al evitar que la atmósfera más cercana a la superficie terrestre se contamine con radiación iónica, una radiación parecida a la que emiten elementos como el uranio que es muy peligrosa ya que podría destruir la vida que se encuentra en la superficie del planeta.

Durante una tormenta magnética se producen grandes sucesos en los cuales se ve involucrado las ondas magnéticas, se pueden producir fallas en las lineas telefónicas, pueden suceder grandes apagones y sonido solar.

Los daños que se pueden ocasionar en caso de que los campos magnéticos de la tierra dejen de funcionar podría desencadenarse terremotos, erupción de los volcanes, tsunamis o corrientes oceánicas, además de fuertes tormentas. En el 2016 se estimó que por aproximadamente dos horas se paralizo el campo magnético, la diferencia en las imágenes obtenidas de la magnetosfera demostraron el cambio de flujo de los rayos interestelares de alrededor del planeta en los que quizás se ocasiono algún daño a la atmósfera, después de dos horas la magnetosfera estaba de vuelta y toda la energía magnética del viento solar estaba fluyendo alejada del sol.

Magnetosfera de Júpiter

La magnetosfera de Júpiter es la de mayor dimensión de los planetas que integran el sistema solar se extiende 7 millones de kilómetros más allá de la orbita del planeta Saturno, es más ancha y plana que la que posee la Tierra con un magnitud mayor y un momento magnetico 18.000 veces superior.

Los datos de esta magnetosfera se obtuvieron a finales de la década de 1950 mediante la utilización de ondas de radio y para el año 1973 se obtuvo la observación que suministro la sonda Pionner 10.

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El planeta Júpiter esta cubierto por un campo magnético, que se genera por corrientes eléctricas que se encuentran girando en la capa de hidrogeno que cubre a este planeta gaseoso. El toroide que se forma alrededor del planeta giran debido a que se ven forzadas por el campo magnético que rodea el planeta, y a su vez lo carga con la plasma que alimenta a la magnetosfera. Como se producen fuertes corrientes en la magnetosfera las auroras son permanentes en las zonas polares del planeta Júpiter.

Las partículas son atraídas por la magnetosfera joviana, que las acelera y provoca que se produzcan cinturones similares a los de Van Allen, pero mucho más potentes. Estas partículas afectan a los satélites de jupiter y a su vez causan efecto en los anillos y estos a su vez afectan a las partículas.

La partes de la magnetosfera de Júpiter se conforman por un arco de choque, la  magnetopausa, el rabo magnético, el disco magnético y otros componentes.

El campo magnético de Júpiter es diferente al de la Tierra ya que posee en su interior hidrógeno metálico, se caracteriza por ser dipolar ya que sus polos norte y sur son magnéticos y posee un único eje que también posee magnetismo. Este dipolo se encentra ubicado en el 10° de rotación de Júpiter, y pose un momento magnético de 1,53 x 1020 T-m3 diez veces mayor al que posee la Tierra.

Debido a que el campo magnético es muy fuerte el viento solar no interactúan con la atmósfera de Júpiter. Cabe destacar que la magnetosfera de Júpiter es tan grande que el Sol cabria en su interior.

La magnetosfera de Júpiter se divide en tres partes : interior donde el campo magnético es dipolar,  en las regiones mediana  y exterior el campo magnético ya no es dipolo.

La magnetosfera de Júpiter esta presente gracia a su rotación ya que cuando hace su movimiento de rotación su ionosfera se mueve según como este su campo magnético dipolar, ya que su campo magnetico dipolar apunta hacia su rotación. Lo que ocasiona que los electrones ejerzan la misma fuerza que los polos y sigan su misma dirección en cambio los cationes salen expelidos hacia el ecuador. Lo que ocasiona que los polos tomen carga negativa y el ecuador carga positiva.

Alrededor del planeta circula una corriente en dirección opuesta al planeta dentro de los limites del plasma que se encuentra en ecuador lo que acelera el plasma magnetosferico, con lo cual se mantiene la co-rotación del plasma en la magnetosfera de jupiter. En la zona donde esta el disco magnético la co-rotación desaparece. En esta región se dan las principales auroras ovaladas de Júpiter.

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Las auroras de Júpiter fueron captadas por el Telescopio Hubble en el 2000 donde se visualizan rayas brillantes y puntos que se ocasionan por la conexión de tubos de flujo magnético de Júpiter y sus lunas más grandes.

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Magnetosfera de Saturno

El planeta Saturno posee un campo magnético más débil que el de Júpiter ya que su magnetosfera representa la tercera parte de la que posee Júpiter. Esta compuesta por cinturones de radiación toroidales donde se atrapa la energía de los vientos solares que poseen electrones y núcleos atómicos. Las partículas son suministradas por el viento solar, los satélites y anillos de Saturno.

Las auroras emiten radiación ultravioleta, debido a que la magnetosfera interactúa con la ionosfera, según estudios hechos al planeta el polo norte de Saturno existe una aurora de forma anillada

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