Alcance y relevancia de la Física Solar y Espacial

Para apreciar la compleja estructura y evolución del entorno terrestre en el espacio, solo hay que observar la imagen de la atmósfera solar extendida, la corona, tomada durante el eclipse de sol del 11 de julio de 2010 (Ver la imagen a continuación, lado izquierdo). La convección turbulenta de la superficie visible del Sol es el motor que impulsa el UltraVioleta Extremo (UVE) y la radiación de los Rayos X, así como el viento solar. El campo magnético solar se ‘bate y retuerce’ por esta convección de su ‘subsuelo’ y a la vez, produce la estructura fina de la corona solar. En la misma imagen, del lado derecho, podemos observar las líneas de fuerza magnética (Basadas en una predicción) de la estructura coronal sobre la base de mediciones del campo magnético superficial solar en el mismo evento. La correspondencia entre la imagen de la corona y la estructura simulada del campo magnético es sorprendente ¿no lo creen?

Eclipse Solar. Julio 11, 2010

Eclipse Solar. Julio 11, 2010

La corona es la fuente tanto de la radiación UVE como del viento solar, es un plasma que fluye hacia el exterior y arrastra un campo magnético con velocidades del orden de 400 a 800 kilómetros por segundo. Las radiaciones solares ultravioleta y rayos X, de las erupciones solares, por ejemplo, llegan a la Tierra en aproximadamente 8 minutos, y son absorbidas por la Termosfera, la cual es la parte superior de la atmósfera de la Tierra. Esta energía fotónica calienta la termosfera y produce la ionosfera eléctricamente conductiva en el interior de la atmósfera. A su vez, la ionosfera está conectada tanto con la atmósfera neutra a través de las ondas generadas en la troposfera cercana a la superficie de la Tierra que se propagan hacia ‘arriba’ a través de la atmósfera como con la magnetósfera superior a través de las corrientes eléctricas y el flujo de partículas cargadas. En contraste con la radiación UVE, el viento solar no afecta directamente a la Tierra sino que se encuentra con su campo magnético dipolar, mismo que desvía el viento solar y los canales de corriente eléctrica y las partículas energéticas a las regiones polares, protegiendo la atmósfera media y ecuatorial.

En consecuencia, la Tierra se entiende mejor no como un objeto aislado orbitando al Sol a través del vacío, sino como un sistema físico íntimamente ligado a la atmósfera solar altamente variable que envuelve a todo el Sistema Solar. La atmósfera magnetizada solar, el viento solar y la magnetosfera, ionosfera y atmósfera terrestres, están conectadas a través de una cadena de interacciones que rigen el estado de nuestro medio ambiente espacial. Por otra parte, el Sol ocasionalmente envía potentes eyecciones de masa, las cuales están acompañadas de ondas de choque que aceleran a las partículas cargadas a velocidades muy altas, cercanas a la velocidad de la luz. Estas perturbaciones en el viento solar intensifican los Cinturones de Van Allen, impulsan las auroras y las corrientes eléctricas en la Tierra, mismas que se agitan violentamente en la ionosfera y en la atmósfera superior.

Hay un creciente reconocimiento de que los sistemas solares son comunes en el Universo, y que los procesos físicos activos en ‘nuestra’ heliosfera son universales. Por lo tanto, profundizar la comprensión de nuestro propio hogar en el espacio informa proporciona a la humanidad el entendimiento de algunos de los procesos básicos del Universo. Dado que la exploración humana se extiende cada vez más en el espacio, a través de sondas robóticas y también vuelos tripulados, y que la infraestructura tecnología está cada vez más vinculada a los activos que se ven afectados por el medio ambiente espacial, un conocimiento más profundo y fundamental de estos procesos ‘gobernantes’, pues podemos considerar que se vuelve más urgente.

Los principios que rigen el sistema Sol-Tierra incluyen la física de plasma y de atmósferas neutras e ionizadas, así como la física atómica y molecular, el transporte radiactivo y la aceleración de partículas relativistas. Los problemas en la física solar y espacial son la base de algunos de los mayores retos en estos campos. Por ejemplo, los regímenes físicos del plasma en el rango de la heliosfera desde el entorno altamente ‘colisional’ de la zona convectiva del Sol al entorno casi libre de colisiones (La corona externa), así como el medio interplanetario y la magnetosfera planetaria. En cada régimen, los diferentes enfoques teóricos deben ser utilizados para describir el sistema, y no hay tratamiento teórico que aplique a través de esta vasta gama de regímenes. Por otra parte, la dinámica del sistema se rige por procesos que abarcan un amplio rango de escalas espaciales y temporales, y con frecuencia son el producto de procesos no lineales o caóticos. Por conveniencia, la amplia disciplina de la física solar y espacial, frecuentemente conocida como heliofísica, es dividida en tres áreas:

1. Física Solar y Heliosférica – Que abarca la física de las regiones externas del Sol y el viento solar, así como su expansión a través del espacio interplanterio.

2. Interacciones del viento solar–magnetosfera – Que se encarga de la interacción del viento solar con los cuerpos magnetizados (Principalmente la Tierra y los demás planetas) y la dinámica resultante de su magnetosfera y el acoplamiento asociado a la ionosfera subyacente o superficie planetaria.

3.Interacciones atmósfera–ionosfera–magnetosfera – Que se refiere a la dinámica de ionosferas planetarias debido a los acomplamientos y conductores solar, magnetosférico y atmosférico.

Referencias

Predicting the Structure of the Solar Corona During the July 11, 2010 Total Solar Eclipse
Predictive Science Inc. Website

NASA Website

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