La heliofísica (del prefijo "helio", del griego ático hḗlios , que significa Sol, y el sustantivo " física ": la ciencia de la materia y la energía y sus interacciones) es la física del Sol y su conexión con el Sistema Solar . [1] La NASA define [2] la heliofísica como "(1) el nuevo término integral para la ciencia de la conexión Sol - Sistema Solar, (2) la exploración, descubrimiento y comprensión del entorno espacial de la Tierra, y (3) la ciencia del sistema que une todos los fenómenos vinculados en la región del cosmos influenciada por una estrella como nuestro Sol ".
La heliofísica es más amplia que la física solar , ya que estudia el Sol en sí, incluido su interior, atmósfera y campos magnéticos. Se concentra en los efectos del Sol sobre la Tierra y otros cuerpos dentro del Sistema Solar, así como en las condiciones cambiantes en el espacio. Se ocupa principalmente de la magnetosfera , la ionosfera , la termosfera , la mesosfera y la atmósfera superior de la Tierra y otros planetas . La heliofísica combina la ciencia del Sol, la corona , la heliosfera y el geoespacio , y abarca una amplia variedad de fenómenos astronómicos, incluidos " rayos cósmicos y aceleración de partículas , clima espacial y radiación , polvo y reconexión magnética , generación de energía nuclear y dinámica solar interna, actividad solar y campos magnéticos estelares , aeronomía y plasmas espaciales , campos magnéticos y cambio global ", y las interacciones del Sistema Solar con la Vía Láctea .
El término "heliofísica" ( en ruso : гелиофизика ) fue ampliamente utilizado en la literatura científica en idioma ruso . La Gran Enciclopedia Soviética, tercera edición (1969-1978), define "heliofísica" como "[…] una división de la astrofísica que estudia la física del Sol ". [3] En 1990, la Comisión Superior de Certificación , responsable de los grados académicos avanzados en la Unión Soviética y más tarde en Rusia y la ex Unión Soviética , estableció una nueva especialidad "Heliofísica y física del sistema solar". En la literatura científica en idioma inglés antes de aproximadamente 2001, el término heliofísica se utilizó esporádicamente para describir el estudio de la "física del Sol". [4] Como tal, fue una traducción directa del francés "héliophysique" y del ruso "гелиофизика". En 2001, Joseph M. Davila, Nat Gopalswamy y Barbara J. Thompson del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA adoptaron el término en sus preparativos de lo que se conocería como el Año Heliofísico Internacional (2007-2008), después de 50 años del Año Geofísico Internacional ; al adoptar el término para este propósito, ampliaron su significado para abarcar todo el dominio de influencia del Sol (la heliosfera ). Como uno de los primeros defensores del significado recientemente ampliado, George Siscoe ofreció la siguiente caracterización:
"La heliofísica [abarca] la ciencia ambiental, un híbrido único entre meteorología y astrofísica , que comprende un cuerpo de datos y un conjunto de paradigmas (leyes generales, tal vez en su mayoría aún sin descubrir) específicos de los plasmas magnetizados y neutros en la heliosfera que interactúan entre sí y con los cuerpos gravitacionales y sus atmósferas".
Entre 2004 y 2005, Richard R. Fisher , entonces director de la División de Conexiones Sol-Tierra de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA , fue desafiado por el administrador de la NASA a que propusiera un nuevo nombre conciso para su división que "debía terminar en 'física'". [5] Propuso " División de Ciencias de la Heliofísica ", que ha estado en uso desde entonces. La División de Ciencias de la Heliofísica utiliza el término "heliofísica" para denotar el estudio de la heliosfera y los objetos que interactúan con ella, en particular las atmósferas planetarias y las magnetosferas, la corona solar y el medio interestelar .
La investigación heliofísica se conecta directamente con una red más amplia de procesos físicos que naturalmente expanden su alcance más allá de la visión más estrecha de la NASA que la limita al Sistema Solar: la heliofísica se extiende desde la física solar hasta la física estelar en general, e involucra varias ramas de la física nuclear , la física del plasma , la física espacial y la física magnetosférica . La ciencia de la heliofísica se encuentra en la base del estudio del clima espacial y también está directamente involucrada en la comprensión de la habitabilidad planetaria .
El Sol es una estrella activa y la Tierra se encuentra dentro de su atmósfera , por lo que existe una interacción dinámica. La luz del Sol influye en toda la vida y los procesos de la Tierra; es un proveedor de energía que permite y sostiene la vida en la Tierra. Sin embargo, el Sol también produce corrientes de partículas de alta energía conocidas como viento solar y radiación que puede dañar la vida o alterar su evolución. Bajo el escudo protector del campo magnético de la Tierra y su atmósfera, la Tierra puede verse como una isla en el universo donde la vida se ha desarrollado y florecido. [6] [7]
La respuesta entrelazada de la Tierra y la heliosfera se estudia porque el planeta está inmerso en este entorno invisible. Por encima del capullo protector de la atmósfera inferior de la Tierra hay una sopa de plasma compuesta de materia electrificada y magnetizada entrelazada con radiación penetrante y partículas energéticas. Las tecnologías modernas son susceptibles a los extremos del clima espacial : graves perturbaciones de la atmósfera superior y del entorno espacial cercano a la Tierra impulsadas por la actividad magnética del Sol. Las fuertes corrientes eléctricas impulsadas en la superficie de la Tierra durante los eventos aurorales pueden alterar y dañar las redes eléctricas modernas y pueden contribuir a la corrosión de los oleoductos y gasoductos. [8]
Se han desarrollado métodos para observar el funcionamiento interno del Sol y comprender cómo responde la magnetosfera de la Tierra a la actividad solar . Estudios posteriores se ocupan de explorar el sistema completo de interacciones complejas que caracterizan la relación del Sol con el Sistema Solar . [6] [7]
Hay tres objetivos principales que definen los estudios multidecenales: [6] [9]
Los plasmas y sus campos magnéticos incorporados afectan la formación y evolución de los planetas y sistemas planetarios. La heliosfera protege al Sistema Solar de la radiación cósmica galáctica. La Tierra está protegida por su campo magnético , que la protege de la radiación solar y de partículas cósmicas y de la erosión de la atmósfera por el viento solar . Los planetas sin un campo magnético protector, como Marte y Venus , están expuestos a esos procesos y evolucionan de manera diferente. En la Tierra , el campo magnético cambia de fuerza y configuración durante sus ocasionales inversiones de polaridad, alterando el blindaje del planeta de las fuentes de radiación externa. [10]
Determinar los cambios en la magnetosfera , la ionosfera y la atmósfera superior de la Tierra para permitir la especificación, predicción y mitigación de sus efectos. La heliofísica busca desarrollar una comprensión de la respuesta de las regiones de plasma cercanas a la Tierra al clima espacial . Este sistema complejo y altamente acoplado protege a la Tierra de las peores perturbaciones solares al tiempo que redistribuye la energía y la masa en toda su extensión. [9] [10]
