El entorno espacial dinámico de la Tierra

Vivimos en un planeta cuya órbita cruza la tenue atmósfera exterior de una estrella magnética variable, el Sol. Esta atmósfera estelar es un flujo rápido de plasma (El viento solar) que envuelve a la Tierra ya que se precipita hacia el exterior, creando una cavidad en la Galaxia que se extiende aproximadamente 140 unidades astronómicas (1 UA = Distancia media entre la Tierra y el Sol, aproximadamente 150 millones de kilómetros, como comparación, la distancia del Sol al sistema Plutón-Caronte es de aproximadamente 32 UA). Allí, la presión interna del medio interestelar equilibra la presión exterior del plasma solar, formando la heliopausa, el límite de nuestro hogar en el Universo. La Tierra y el resto de los planetas que conforman nuestro Sistema Solar están integrados profundamente en esta atmósfera estelar extendida, o heliosfera, la cual es el dominio de la física solar y espacial.

A sketch of the heliosphere

A sketch of the heliosphere

La energía que recibe la Tierra del Sol determina el medio ambiente de nuestro planeta. Esta energía, primariamente la luz visible, pero también incluyendo la radiación ultravioleta y la “X”, establecen la temperatura, estructura y composición de la atmósfera superior de la Tierra, así como de su ionosfera. El Sol también tiene una salida corpuscular (El viento solar magnetizado y partículas energéticas) que se expanden a través del espacio interplanetario, interactuando con la Tierra y afectando a los humanos de diversas maneras (Esto da para un post más adelante). Dado que estas fuentes de energía solar son muy variables en localización, intensidad y tiempo, el medio ambiente espacial cercano a la Tierra es muy dinámico y hospeda numerosos fenómenos que presentan riesgos para las naves espaciales, los astronautas y la infraestructura tecnológica instalada en nuestro planeta.

Las investigaciones de la física solar y espacial buscan comprender la historia, evolución y funcionamiento detallado del Sol, así como caracterizar y entender el entorno espacial de la Tierra, incluyendo su atmósfera superior, y su respuesta al mismo (Es decir, al entorno). El sistema Tierra-Sol también proporciona un laboratorio cósmico accesible para los estudios que puedan conducir a entender las inmediaciones de los otros planetas, estrellas y sistemas cósmicos. Los elementos de estas investigaciones abarcan los procesos electromagnéticos y radioactivos, la generación de campos magnéticos solares, el viento solar y los campos magnéticos interplanetarios, así como su evolución, desarrollo e interacción con los planetas y satélites naturales, que poseen sus propias magnetósferas y atmósferas. Estos sistemas magnetósferas-atmósferas se encuentran acoplados con frecuencia e ‘interceden’ en la interacción del viento solar con el planeta o satélite de una forma única para cada cuerpo. Por otra parte, como la exploración humana se extiende cada vez más en el espacio (Por medio tanto de sondas robóticas como vuelos tripulados) y la infraestructura tecnológica de la sociedad está vinculada directamente cada vez más a los recursos desarrollados para la exploración espacial, y que son afectados de manera directa por lo que acontece en nuestro entorno espacial, la necesidad de caracterizar, comprender y predecir la dinámica de nuestro medio ambiente espacial se hace cada vez más apremiante.

Como disciplina, la física solar y espacial moderna (Ahora conocida también como Heliofísica) se puede remontar a la noche del 31 de enero de 1958, cuando un cohete estadounidense Juno (Júpiter-C) fue lanzado al espacio, llevando la sonda Explorer I, misma que se unió al Sputnik II, un satélite artificial lanzado dos meses antes por la URSS. Esta misión (La Explorer I) fue realmente innovadora en el sentido de que portaba una pequeña carga científica, elaborada por un equipo de investigadores universitarios dirigidos por James A. Van Allen, que haría el primer descubrimiento revolucionario de la era espacial, concretamente, que la Tierra está envuelta en lo que más tarde se conoció como Los Cinturones de Van Allen, bandas toroidales de extraordinaria alta energía y radiación de alta intensidad.

El ámbito de los estudios en la física solar y espacial se ha expandido para abarcar el estudio del entorno espacial de la Tierra, el viento solar y sus interacciones con el resto de los planetas, así como el papel que desempeña el Sol en la creación y control del plasma cargado eléctricamente que llena la heliosfera. Los avances en este campo tienen un impacto, digamos, crítico en la sociedad, porque cada vez volvemos más dependientes de una creciente gama de dispositivos electrónicos tecnológicamente avanzados, pero vulnerables a las condiciones del espacio. Dado que la ‘salida’ del Sol es muy variable en localización, intensidad y hora, el medio ambiente cercano a la Tierra, es dinámico y ‘hospeda’ numerosos fenómenos que presentan peligros para las naves espaciales, astronautas y la infraestructura terrestre.

Más allá de la comprensión de nuestro entorno local, la física espacial se esfuerza por entender cómo es que a altas energías se aceleran las partículas y la forma en que posteriormente se desplazan en los campos magnéticos de los planetas distantes, estrellas distantes y (Por extensión) galaxias distantes. La física espacial proporciona los conocimientos fundamentales para prescribir como se transporta la energía y se convierte para formar el notable ‘tapiz’ de objetos cósmicos que hemos observado. El estudio del sistema de la Tierra y su estrella madre proporciona el laboratorio cósmico y el prototipo que forman la base para el entendimiento del entorno de prácticamente todos los planetas, estrellas y sistemas cósmicos.

Referencias

The sun’s influence extends beyond Pluto, but must eventually come to an end.
NASA Website

From comet tails to cosmic rays, the invisible solar atmosphere makes itself felt near Earth, and far beyond Pluto.
NASA Website

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