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Medio interplanetario

La lámina de corriente heliosférica resulta de la influencia del campo magnético giratorio del Sol sobre el plasma en el medio interplanetario. [1]

El medio interplanetario ( IPM ) o espacio interplanetario está formado por la masa y la energía que llena el Sistema Solar , y a través de la cual se mueven todos los cuerpos más grandes del Sistema Solar, como planetas , planetas enanos , asteroides y cometas . El IPM se detiene en la heliopausa , fuera de la cual comienza el medio interestelar . Antes de 1950, se consideraba que el espacio interplanetario era un vacío vacío o estaba formado por " éter ".

Composición y características físicas.

El medio interplanetario incluye polvo interplanetario , rayos cósmicos y plasma caliente procedente del viento solar . [2] [ verificación fallida ] La densidad del medio interplanetario es muy baja, disminuyendo en proporción inversa al cuadrado de la distancia al Sol. Es variable y puede verse afectado por campos magnéticos y eventos como eyecciones de masa coronal . Las densidades típicas de partículas en el medio interplanetario son aproximadamente 5-40 partículas/cm 3 , pero exhiben una variación sustancial. [3] : Figura 1  En las proximidades de la Tierra , contiene aproximadamente 5 partículas/cm 3 , [4] : 326  pero se han observado valores tan altos como 100 partículas/cm 3 . [3] : Figura 2 

La temperatura del medio interplanetario varía a lo largo del sistema solar. Joseph Fourier estimó que el medio interplanetario debe tener temperaturas comparables a las observadas en los polos de la Tierra , pero con fundamentos erróneos : a falta de estimaciones modernas del transporte de calor atmosférico , no vio otros medios para explicar la consistencia relativa del clima de la Tierra . [5] Un medio interplanetario muy caliente siguió siendo una posición menor entre los geofísicos hasta 1959, cuando Chapman propuso una temperatura del orden de 10000 K, [6] pero la observación de la exosfera en la órbita terrestre baja pronto contradijo su posición. [ cita necesaria ] De hecho, tanto las predicciones finales de Fourier como de Chapman fueron correctas: debido a que el medio interplanetario está tan enrarecido , no exhibe equilibrio termodinámico . En cambio, diferentes componentes tienen diferentes temperaturas. [3] : 4  [4] [7] El viento solar exhibe temperaturas consistentes con la estimación de Chapman en el espacio cislunar , [4] : ​​326, 329  [7] [8] y las partículas de polvo cerca de la órbita de la Tierra exhiben temperaturas de 257 a 298 K ( 3–77 °F), [9] : 157  con un promedio de aproximadamente 283 K (50 °F). [10] En general, la temperatura del viento solar disminuye proporcionalmente al inverso del cuadrado de la distancia al Sol; [6] la temperatura del polvo disminuye proporcionalmente a la raíz cúbica inversa de la distancia. [9] : 157  Para las partículas de polvo dentro del cinturón de asteroides , las temperaturas típicas varían desde 200 K (-100 °F) a 2,2 AU hasta 165 K (-163 °F) a 3,2 AU. [11]

Dado que el medio interplanetario es un plasma , o gas de iones , el medio interplanetario tiene las características de un plasma, más que de un simple gas. Por ejemplo, lleva consigo el campo magnético del Sol, es altamente conductor de la electricidad (lo que da lugar a la lámina de corriente heliosférica ), forma capas dobles de plasma cuando entra en contacto con una magnetosfera planetaria o en la heliopausa , y exhibe filamentación (como en auroras ).

El plasma en el medio interplanetario también es responsable de que la intensidad del campo magnético del Sol en la órbita de la Tierra sea más de 100 veces mayor de lo previsto originalmente. Si el espacio fuera un vacío, entonces el campo dipolo magnético de 10 −4 teslas del Sol se reduciría con el cubo de la distancia a aproximadamente 10 −11 teslas. Pero las observaciones por satélite muestran que es unas 100 veces mayor, alrededor de 10 −9 tesla. La teoría magnetohidrodinámica (MHD) predice que el movimiento de un fluido conductor (por ejemplo, el medio interplanetario) en un campo magnético induce corrientes eléctricas que a su vez generan campos magnéticos y, en este sentido, se comporta como una dinamo MHD .

Extensión del medio interplanetario.

El borde exterior de la heliosfera es el límite entre el flujo del viento solar y el medio interestelar . Este límite se conoce como heliopausa y se cree que es una transición bastante brusca del orden de 110 a 160 unidades astronómicas del Sol. El medio interplanetario llena así el volumen aproximadamente esférico contenido en la heliopausa.

Interacción con los planetas.

La forma en que el medio interplanetario interactúa con los planetas depende de si tienen campos magnéticos o no. Cuerpos como la Luna no tienen campo magnético y el viento solar puede impactar directamente sobre su superficie. Durante miles de millones de años, el regolito lunar ha actuado como recolector de partículas del viento solar, por lo que los estudios de rocas de la superficie lunar pueden ser valiosos en los estudios del viento solar.

Las partículas de alta energía del viento solar que impactan sobre la superficie lunar también hacen que ésta emita débilmente longitudes de onda de rayos X.

Los planetas con su propio campo magnético, como la Tierra y Júpiter , están rodeados por una magnetosfera dentro de la cual su campo magnético es dominante sobre el del Sol . Esto interrumpe el flujo del viento solar, que se canaliza alrededor de la magnetosfera. El material del viento solar puede "filtrarse" hacia la magnetosfera, provocando auroras y también poblando los cinturones de radiación de Van Allen con material ionizado.

Fenómenos observables del medio interplanetario.

La nube de polvo interplanetaria iluminada y visible como luz zodiacal , con sus partes el falso amanecer , [12] gegenschein y el resto de su banda, que es atravesada visualmente por la Vía Láctea .

El medio interplanetario es responsable de varios fenómenos ópticos visibles desde la Tierra. La luz zodiacal es una amplia banda de luz tenue que a veces se ve después del atardecer y antes del amanecer, se extiende a lo largo de la eclíptica y aparece más brillante cerca del horizonte. Este brillo es causado por la luz solar dispersada por partículas de polvo en el medio interplanetario entre la Tierra y el Sol.

Un fenómeno similar centrado en el punto antisolar , gegenschein, es visible en un cielo nocturno naturalmente oscuro y sin luna . Mucho más débil que la luz zodiacal, este efecto es causado por la luz solar retrodispersada por partículas de polvo más allá de la órbita de la Tierra.

Historia

El término "interplanetario" parece haber sido utilizado por primera vez en forma impresa en 1691 por el científico Robert Boyle : "El aire es diferente del éter (o vacío) en los... espacios interplanetarios" Boyle Hist. Aire . En 1898, el astrónomo estadounidense Charles Augustus Young escribió: "El espacio interplanetario es un vacío, mucho más perfecto que cualquier cosa que podamos producir por medios artificiales..." ( The Elements of Astronomy , Charles Augustus Young, 1898).

La noción de que el espacio es considerado un vacío lleno de " éter ", o simplemente un vacío frío y oscuro, continuó hasta los años cincuenta. El profesor de astronomía de la Universidad de Tufts, Kenneth R. Lang, escribió en 2000: "Hace medio siglo, la mayoría de la gente visualizaba nuestro planeta como una esfera solitaria que viajaba en un frío y oscuro vacío del espacio alrededor del Sol". [13] En 2002, Akasofu afirmó: "La visión de que el espacio interplanetario es un vacío en el que el Sol emite intermitentemente corrientes corpusculares fue cambiada radicalmente por Ludwig Biermann (1951, 1953), quien propuso, basándose en las colas de los cometas, que el Sol sopla continuamente su atmósfera en todas direcciones a velocidad supersónica" ( Syun-Ichi Akasofu , Explorando los secretos de la Aurora , 2002)

Ver también

Referencias

  1. ^ "Hoja de corriente heliosférica". 1 de septiembre de 2006. Archivado desde el original el 1 de septiembre de 2006.
  2. ^ NASA (12 de marzo de 2019). "Lo que encontraron los científicos después de examinar el polvo del sistema solar". Eurek¡Alerta! . Consultado el 12 de marzo de 2019 .
  3. ^ abc Burlaga, Leonard F. (septiembre de 1967). Estructuras a microescala en el medio interplanetario (PDF) (Reporte técnico). Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA . NASA-TM-X-55995 . Consultado el 17 de agosto de 2023 .
  4. ^ abc Eviatar, Aharon; Schulz, Michael (1970) [7 de julio de 1969]. "Anisotropías de temperatura de iones y estructura del viento solar". Ciencias planetarias y espaciales . 18 (3). Irlanda del Norte: Pergamon Press: 321–332. Código Bib : 1970P&SS...18..321E. doi :10.1016/0032-0633(70)90171-6.
  5. ^ Fourier, Jean-Baptiste Joseph (1 de septiembre de 2004) [1827]. "Mémoire sur les Températures du Globe Terrestre et des Espaces Planétaires" [Sobre las temperaturas de la esfera terrestre y el espacio interplanetario] (PDF) . Mémoires D l'Académie Royale des Sciences de l'Institute de France . VII . Traducido por Pierrehumbert, RT: 570–604.
  6. ^ ab Chapman, S. (1959). "El espacio interplanetario y la atmósfera más exterior de la Tierra". Actas de la Royal Society de Londres. Serie A, Ciencias Matemáticas y Físicas . 253 (1275): 462–481. Código bibliográfico : 1959RSPSA.253..462C. doi :10.1098/rspa.1959.0208. ISSN  0080-4630. JSTOR  100693. S2CID  95492893.
  7. ^ ab Sittler, Edward C.; Guhathakurta, Madhulika (1 de octubre de 1999) [20 de marzo de 1998]. "Modelo magnetohidrodinámico bidimensional semiempírico de la corona solar y medio interplanetario". La revista astrofísica . 523 . Estados Unidos: Sociedad Astronómica Estadounidense : 812–826. doi : 10.1086/307742 . Corregido en doi :10.1086/324303.
  8. ^ Burlaga, LF; Ogilvie, KW (octubre de 1972). Temperatura y velocidad del viento solar (PDF) (Reporte técnico). Springfield, VA: Servicio Nacional de Información Técnica del Departamento de Comercio de EE. UU . NASA-TM-X-66091 . Consultado el 17 de agosto de 2023 .
  9. ^ ab Dumont, R.; Levasseur-Regourd, A.-C. (febrero de 1998) [16 de diciembre de 1986]. "Propiedades del polvo interplanetario a partir de observaciones ópticas e infrarrojas I: temperatura, intensidad del volumen global, albedo y sus gradientes heliocéntricos". Astronomía y Astrofísica . 191 (1): 154-160. Código bibliográfico : 1988A y A...191..154D. ISSN  0004-6361 - a través del Sistema de datos astrofísicos de la NASA .
  10. ^ Libal, Angela (1 de junio de 2023). "Las temperaturas del espacio exterior alrededor de la Tierra". Ciencia . Santa Mónica, CA: Leaf Group Media . Consultado el 18 de agosto de 2023 .
  11. ^ Bajo, FJ; et al. (1984). "Cirrus infrarrojos - Nuevos componentes de la emisión infrarroja extendida". Cartas de diarios astrofísicos . 278 : L19-L22. Código Bib : 1984ApJ...278L..19L. doi :10.1086/184213.
  12. ^ "Falso amanecer". www.eso.org . Consultado el 14 de febrero de 2017 .
  13. ^ Kenneth R. Lang (2000). El sol desde el espacio. Medios de ciencia y negocios de Springer. pag. 17.ISBN 978-3-540-66944-9.

enlaces externos