La lámina de corriente heliosférica , o lámina de corriente interplanetaria , es una superficie que separa regiones de la heliosfera donde el campo magnético interplanetario apunta hacia y lejos del 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 lámina de corriente confinada a esta superficie. [2] [3] [4] La forma de la lámina actual resulta de la influencia del campo magnético giratorio del Sol sobre el plasma en el medio interplanetario . [5] El espesor de la lámina actual es de unos 10.000 km (6.200 millas) cerca de la órbita de la Tierra.
A medida que el Sol gira, su campo magnético se retuerce formando una espiral de Arquímedes , a medida que se extiende por el Sistema Solar. Este fenómeno suele denominarse 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 señalada 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 lámina de corriente heliosférica. El campo magnético espiral de Parker fue dividido en dos por una hoja de corriente , [8] un modelo matemático desarrollado por primera vez a principios de la década de 1970 por Schatten. Se deforma en una forma de espiral ondulada que se ha comparado con la falda de una bailarina . [9] [10] La ondulación de la lámina actual se debe al ángulo de inclinación del eje dipolar del campo magnético con respecto al eje de rotación solar y a las variaciones de un campo dipolar ideal. [11]
A diferencia de la forma familiar del campo de una barra magnética , el campo extendido del Sol se retuerce 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 procedente de una característica particular de la superficie del Sol gira con la rotación solar , formando un patrón en espiral en el espacio. La causa de esta forma de 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 una 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 mediante efectos MHD , de modo que las líneas del campo magnético están ligadas al material del chorro y adoptan una forma de espiral aritmética.
La forma de espiral de Parker del viento solar cambia la forma del campo magnético del Sol en el Sistema Solar exterior : más allá de unas 10 a 20 unidades astronómicas del Sol, el campo magnético es casi toroidal (apunta alrededor del ecuador del Sol) en lugar de poloidal (apuntado desde el polo Norte al polo Sur, como en una barra magnética) o radial (apuntado hacia afuera o hacia adentro, como se podría esperar del flujo del viento solar si el Sol no estuviera girando). La forma de espiral también amplifica enormemente 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 (aproximadamente un período de rotación de 35 días) que el ecuador (aproximadamente un período de rotación de 27 días). El viento solar está guiado por el campo magnético del Sol y, por tanto, emana en gran medida de las regiones polares del Sol; La forma de 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 durante un período de aproximadamente 25 días, tiempo durante el cual los picos y valles de la falda atraviesan la magnetosfera terrestre, 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 × 10−6T . [2]
El campo magnético en la superficie del Sol es aproximadamente10-4T . Si la forma del campo fuera un dipolo magnético , la fuerza disminuiría con el cubo de la distancia, lo que resultaría en aproximadamente10 −11 T en la órbita de la Tierra. La lámina de corriente heliosférica da como resultado 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 lámina de corriente heliosférica tiene una componente radial (dirigida hacia adentro) así como una componente azimutal , estando cerrado el circuito radial 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 × 109 amperios . [2] En comparación con otras corrientes eléctricas astrofísicas, las corrientes de Birkeland que alimentan la aurora de la Tierra son aproximadamente mil veces más débiles, con un millón de amperios. La densidad de corriente máxima en la hoja es del orden de10 −10 A/ m2 (10 −4 A/km 2 ).
La lámina 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 lámina de corriente galáctica, una contraparte de la lámina 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. [dieciséis]
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