En la magnetosfera terrestre fluyen corrientes en el espacio que modifican el modelo dipolar de las líneas de campo que existe cerca de la Tierra: se comprimen del lado hacia el Sol y se alargan del lado nocturno de la Tierra como la cola de un cometa. Los electrones e iones que provienen del viento solar quedan atrapados en las líneas del campo cuando se dan ciertas condiciones apropiadas. Debido a esto definen una "dirección fácil" en el gas rarificado del espacio, en la cual los iones y electrones y las corrientes eléctricas (y ciertas ondas tipo radio) se mueven fácilmente, en contraste al movimiento más difícil de una línea a otra. Si se dibujan las líneas de campo magnético de la magnetosfera en un mapa, este nos da información de cuántas regiones diferentes se unen y algunas otras propiedades importantes.

Los campos magnéticos son producidos en el gas rarificado del espacio, en las manchas solares y en el núcleo fundido de la Tierra. Estos campos deben ser producidos por corrientes eléctricas pero aún no se sabe cómo se desarrollan las mismas.

La magnetosfera contiene una mezcla de partículas cargadas eléctricamente y los fenómenos eléctrico y magnético determinan su estructura. Sólo pocos fenómenos observados en tierra provienen de la magnetosfera: fluctuaciones del campo magnético conocidas como tormentas y subtormentas magnéticas, y la aurora polar o "luces del norte" que aparecen en los cielos nocturnos de países como Alaska y Noruega. Pero los satélites en el espacio sienten mucho más: anillos de radiación, estructuras magnéticas, partículas de flujo rápido y los procesos que ellas energizan.

Las tormentas magnéticas son debidas a la aparición de unas manchas que aparecen sobre la superficie solar cada 11,5 años. Estas manchas (gas caliente incandescente) poseen campos magnéticos muy intensos y producen fuertes eyecciones de masa coronal que contienen partículas de muy alta energía (iones cargados positivamente y protones), las cuales son arrastradas por el viento solar a velocidades de 400 a 800 km/s o mayores. Por lo tanto, el viento solar, que es un plasma, transporta campo magnético del Sol. Al chocar con nuestro escudo protector, la magnetosfera, se produce una onda de choque y las partículas pasan de tener velocidades supersónicas a subsónicas. Muchas de estas partículas se deslizan a través de la magnetopausa pero otras, dada su alta energía, la llegan a penetrar, quedando atrapadas en las líneas de campo magnético de la Tierra. Ello produce que, donde existe mayor concentración de líneas de campo (en los polos magnéticos norte y sur), choquen con las partículas de la atmósfera superior y, por lo tanto, se energicen y emiten luces de diferentes colores produciendo las auroras. Estos colores (que pueden ser violeta, verde o blanco) se deben al elemento excitado, por ejemplo nitrógeno o hidrógeno.

Para que tengas una idea de las energías de las partículas, que se mide en electrón-volt (eV), te pongo algunos ejemplos:

• 0.03 eV

• Es la energía de una molécula de oxígeno o nitrógeno en el aire.

• 0.5 eV

• Es la energía de un átomo o molécula a la temperatura de la superficie solar.

• 0.67 eV

• Es la energía que necesita un protón o neutrón para escapar de la gravedad terrestre.

• 1000 - 15,000 eV

• Es la energía típica de un electrón en la aurora polar.

• 40,000 eV

• Es la energía que necesita un electrón para penetrar un contador Geiger delgado como el que lleva el Explorer 1.

• 50,000 eV

• Es la energía típica de un ion en la corriente anillo.

Para energías de orden superior:

• 1.4 MeV

• Energía de los electrones del potasio radioactivo, la mayor fuente del calor interno de la Tierra.

• 4.2 MeV

• La energía de las partículas alfa del uranio radiactivo 238, otra fuente del calor de la Tierra (y de su helio también).

• 10-100 MeV

• Energías del protón típico en el anillo de radiación interno.

• 10-15,000 MeV

• Rango de energías en las protuberancias solares.

• 1-100,000,000,000 GeV

• Rango de energías de los iones del rayo cósmico. Sin embargo, cuando su energía es mayor su intensidad decrece y, por lo tanto, los iones en el extremo de alta energía son muy raros.

Los satélites que orbitan fuera de la ionosfera terrestre (100 a 300 km de altura) registraron un "zoo" de emisiones de radio, no todas entendidas. La más intensa es la "radiación auroral kilométrica" que se origina sobre la aurora ("kilométrica" es el orden de magnitud de su longitud de onda, debajo de la banda de radio AM). Los "procesos antena" por los cuales se originan estas ondas son profundamente afectados por el plasma que los rodea y por la forma que éste interactúa con el campo magnético. Estas ondas proveen información valiosa acerca de los plasmas magnetosféricos.

El Espectro Electromagnético

Uno de los descubrimientos más importante del siglo XIX fue el de las ondas electromagnéticas, que se mueven a la velocidad de la luz (300.000 km/s). Por lo tanto, se encontró una conexión inesperada entre los fenómenos eléctricos y la velocidad de la luz.

Onda Electromagnética: El campo eléctrico (azul) y el magnético (verde) son perpendiculares entre sí. Se dibuja propagándose a lo largo de una línea. Estas ondas viajan a la velocidad de la luz (300.000 km/s)

Aunque parecería que los ojos humanos nos dan una vista muy precisa del mundo, estamos literalmente ciegos a gran parte de lo que nos rodea. Existe todo un Universo de color, pero nuestros ojos son capaces de detectar sólo una delgada banda; un ejemplo de este rango visible de color es el concepto familiar de un arcoiris o un espectro. El espectro óptico en color va desde rojos y naranjas hasta azules y púrpuras. Cada uno de estos colores corresponde a una energía diferente de luz. Los colores o energías de luz que nuestros ojos no pueden ver también tienen nombres que nos son familiares. Escuchamos radio, calentamos en microondas, nos sacamos rayos-X. No notamos que la radio, los rayos-X y el microondas son realmente energías de luz!! Todo el rango de energía de luz, incluyendo la luz que vemos y la que no, se llama espectro electromagnético. Esto incluye desde la mayor a la menor energía: rayos-gamma (ondas muy cortas, frecuencia muy alta), rayos-X, ultravioleta, luz óptica o visible, infrarrojo, microondas y ondas de radio (ondas muy largas, relativamente baja frecuencia).

El espectro electromagnético se puede usar para estudiar el Universo en diferentes formas. Lo primero es estudiar la luz emitida directamente por un objeto. Objetos como el Sol, otras estrellas, galaxias y nubes de galaxias radian luz en diferentes energías. El Sol, por ejemplo, emite no sólo luz óptica sino también ultravioleta, infrarroja y rayos X. Cuando se estudia esta luz con telescopios o detectores montados en satélites podemos aprender, además de otras cosas, acerca de los mecanismos que usan los objetos para producir luz.

Por lo tanto, alrededor de la Tierra existe un campo electromagnético que varía constantemente. Las ondas de radio producidas en nuestra magnetosfera (por electrones inestables que chocan con ella) son con frecuencia modificadas por su entorno, y nos brinda información de las partículas que quedan atrapadas allí. También se detectaron otras ondas en la magnetosfera de planetas distantes, el Sol y en el Universo lejano. También se observa que de tales fuentes provienen rayos X, lo cual nos indica que allí se encuentran electrones de alta energía.

Efectos Terrestres de las Tormentas Magnéticas

La actividad solar puede afectar los modelos de pronóstico de corto período y las tendencias climáticas de largo período. Los cambios en la magnetosfera parecen transmitirse en la atmósfera inferior donde pueden influir la circulación de las masas de aire. Si podemos descubrir las conexiones físicas entre estas dos regiones de nuestro entorno que producen cambios climáticos y de pronóstico, podremos predecir mejor y preparar nuestro pronóstico. En este tiempo, se cree que la energía del viento solar transmitida a través de la magnetosfera tenga sólo una influencia menor sobre nuestro clima; sin embargo, es necesario completar una cantidad significativa de investigación antes de obtener un mejor entendimiento.

Es importante notar que las tormentas magnéticas han producido otros efectos notables sobre la Tierra, tales como:

• Variaciones de corriente en líneas de potencia, causando luces fluctuantes y apagones que produjeron pérdidas de millones de dólares en daños.

• Interferencia estática y transmisiones interrumpidas de radio, televisión, teléfono y señales telegráficas

• Comportamiento errático de los instrumentos de navegación aérea y marina

• Interrupción de comunicaciones de defensa, tal como el sistema de radar Early Warning

• Alteraciones en la capa de ozono atmosférica que absorbe la radiación ultravioleta dañina del Sol.

En la siguiente foto te muestro el severo daño interno causado, en el transformador del Servicio Público de Canadá, por la tormenta magnética del 13 de marzo de 1989, período en que ocurrió el máximo del ciclo solar 22, uno de los más intensos. Ello provocó que casi toda Quebec y algunas ciudades de EE.UU. quedaran sin servicio eléctrico durante más de un día. Desde el año pasado hasta el presente estamos atravesando el máximo del ciclo solar 23, que ya está declinando.

Es por ello que constantemente se monitorea con satélites y hay servicios de alerta especiales en Canadá y la NASA para prevenir sobre el inicio de fuertes tormentas magnéticas. Uno de esos satélites es el SOHO que da aviso de cúando el Sol emite una Eyección de Masa Coronal (CME) hacia la Tierra y cuándo se producirá la onda de choque y las posibilidad de tormentas magnéticas, que generalmente arriban un día después de emitirse el CME.

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Geof. Iris R. Cabassi- Dep. de Geomagnetismo y Aeronomía