La capa de corriente heliosférica , o capa de corriente interplanetaria , es una superficie que separa regiones de la heliosfera donde el campo magnético interplanetario apunta hacia y desde el Sol . [1] Una pequeña corriente eléctrica con una densidad de corriente de aproximadamente 10 −10 A /m 2 fluye dentro de esta superficie, formando una capa de corriente confinada a esta superficie. [2] [3] [4] La forma de la capa de corriente resulta de la influencia del campo magnético giratorio del Sol sobre el plasma en el medio interplanetario . [5] El espesor de la capa de corriente es de aproximadamente 10.000 km (6.200 mi) cerca de la órbita de la Tierra.
A medida que el Sol gira, su campo magnético se tuerce en una espiral de Arquímedes , a medida que se extiende a través del Sistema Solar. Este fenómeno a menudo se llama espiral de Parker , en honor al trabajo de Eugene Parker [6] que predijo la estructura del campo magnético interplanetario. La naturaleza espiral del campo magnético heliosférico fue notada anteriormente por Hannes Alfvén [7] , basándose en la estructura de las colas de los cometas.
La influencia de este campo magnético en forma de espiral sobre el medio interplanetario ( viento solar ) crea la estructura más grande del Sistema Solar, la capa de corriente heliosférica. El campo magnético en espiral de Parker fue dividido en dos por una capa de corriente , [8] un modelo matemático desarrollado por primera vez a principios de la década de 1970 por Schatten. Se deforma en una forma espiral ondulada que se ha comparado con una falda de bailarina . [9] [10] La ondulación de la capa de corriente se debe al ángulo de inclinación del eje dipolar del campo magnético con respecto al eje de rotación solar y a las variaciones con respecto a un campo dipolar ideal. [11]
A diferencia de la forma familiar del campo de un imán de barra , el campo extendido del Sol se tuerce en una espiral aritmética por la influencia magnetohidrodinámica del viento solar . El viento solar viaja hacia afuera desde el Sol a una velocidad de 200-800 km/s, pero un chorro individual de viento solar desde una característica particular de la superficie del Sol gira con la rotación solar , formando un patrón espiral en el espacio. La causa de esta forma espiral de bailarina a veces se ha llamado "efecto aspersor de jardín" o "efecto manguera de jardín", [12] [13] porque se compara con un aspersor de césped con boquilla que se mueve hacia arriba y hacia abajo mientras gira; la corriente de agua representa el viento solar. Sin embargo, a diferencia del chorro de un aspersor, el viento solar está ligado al campo magnético por efectos MHD , de modo que las líneas de campo magnético están ligadas al material en el chorro y adoptan una forma de espiral aritmética.
La forma espiral de Parker del viento solar cambia la forma del campo magnético del Sol en el Sistema Solar exterior : más allá de unas 10-20 unidades astronómicas del Sol, el campo magnético es casi toroidal (apunta alrededor del ecuador del Sol) en lugar de poloidal (apunta desde el polo norte al polo sur, como en un imán de barra) o radial (apunta hacia afuera o hacia adentro, como podría esperarse del flujo del viento solar si el Sol no estuviera rotando). La forma espiral también amplifica en gran medida la fuerza del campo magnético solar en el Sistema Solar exterior.
La espiral de Parker puede ser responsable de la rotación solar diferencial , en la que los polos del Sol giran más lentamente (un período de rotación de aproximadamente 35 días) que el ecuador (un período de rotación de aproximadamente 27 días). El viento solar es guiado por el campo magnético del Sol y, por lo tanto, emana en gran medida de las regiones polares del Sol; la forma espiral inducida del campo provoca un par de arrastre en los polos debido a la fuerza de tensión magnética .
Durante el máximo solar, todo el campo magnético del Sol se invierte, alternando así la polaridad del campo en cada ciclo solar . [14]
La lámina de corriente heliosférica gira junto con el Sol con un período de unos 25 días, durante el cual los picos y valles de la lámina pasan a través de la magnetosfera de la Tierra, interactuando con ella. Cerca de la superficie del Sol, el campo magnético producido por la corriente eléctrica radial en la lámina es del orden de5 × 10 −6 T . [2]
El campo magnético en la superficie del Sol es de aproximadamente10 −4 T . Si la forma del campo fuera un dipolo magnético , la fuerza disminuiría con el cubo de la distancia, lo que daría como resultado aproximadamente10 −11 T en la órbita de la Tierra. La capa de corriente heliosférica da lugar a componentes multipolares de orden superior, de modo que el campo magnético real en la Tierra debido al Sol es 100 veces mayor.
La corriente eléctrica en la capa de corriente heliosférica tiene un componente radial (dirigido hacia adentro) así como un componente azimutal , el circuito radial está cerrado por corrientes hacia afuera alineadas con el campo magnético del Sol en las regiones polares solares. La corriente radial en el circuito es del orden de3 × 10 9 amperios . [2] En comparación con otras corrientes eléctricas astrofísicas, las corrientes de Birkeland que alimentan la aurora terrestre son aproximadamente mil veces más débiles, un millón de amperios. La densidad de corriente máxima en la capa es del orden de10 −10 A/ m2 (10 −4 A/ km2 .
La capa de corriente heliosférica fue descubierta por John M. Wilcox y Norman F. Ness , quienes publicaron su hallazgo en 1965. [15] Hannes Alfvén y Per Carlqvist especulan sobre la existencia de una capa de corriente galáctica, una contraparte de la capa de corriente heliosférica, con una corriente galáctica estimada de 10 17 a 10 19 amperios, que podría fluir en el plano de simetría de la galaxia. [16]
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