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 los planetas , los planetas enanos , los asteroides y los 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 o que consistía en " éter ".
El medio interplanetario incluye polvo interplanetario , rayos cósmicos y plasma caliente 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 afectada por campos magnéticos y eventos como eyecciones de masa coronal . Las densidades de partículas típicas en el medio interplanetario son de 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 través del sistema solar. Joseph Fourier estimó que el medio interplanetario debe tener temperaturas comparables a las observadas en los polos de la Tierra , pero sobre bases erróneas : al carecer 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 en la órbita terrestre baja de la exosfera pronto contradijo su posición. [ cita requerida ] 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 257–298 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 de 200 K (−100 °F) a 2,2 UA hasta 165 K (−163 °F) a 3,2 UA. [11]
Dado que el medio interplanetario es un plasma , o gas de iones , el medio interplanetario tiene las características de un plasma, en lugar de un simple gas. Por ejemplo, lleva consigo el campo magnético del Sol, es altamente conductor de electricidad (lo que da lugar a la capa de corriente heliosférica ), forma capas dobles de plasma donde entra en contacto con una magnetosfera planetaria o en la heliopausa , y presenta filamentación (como en las auroras ).
El plasma en el medio interplanetario también es responsable de que la fuerza del campo magnético del Sol en la órbita de la Tierra sea más de 100 veces mayor de lo que se anticipó originalmente. Si el espacio fuera un vacío, entonces el campo magnético dipolar del Sol de 10 −4 teslas se reduciría con el cubo de la distancia a aproximadamente 10 −11 teslas. Pero las observaciones satelitales muestran que es aproximadamente 100 veces mayor, alrededor de 10 −9 teslas. 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 un dinamo MHD .
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 abrupta del orden de 110 a 160 unidades astronómicas desde el Sol. El medio interplanetario llena así el volumen aproximadamente esférico contenido dentro de la heliopausa.
La interacción del medio interplanetario con los planetas depende de si estos tienen o no campos magnéticos . 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 colector de partículas del viento solar, por lo que los estudios de rocas de la superficie lunar pueden ser valiosos para los estudios del viento solar.
Las partículas de alta energía del viento solar que impactan sobre la superficie lunar también provocan que ésta emita débiles longitudes de onda de rayos X.
Los planetas con su propio campo magnético, como la Tierra y Júpiter , están rodeados por una magnetosfera en la que su campo magnético es dominante sobre el del Sol . Esto altera el flujo del viento solar, que se canaliza alrededor de la magnetosfera. El material del viento solar puede "filtrarse" a la magnetosfera, causando auroras y también poblando los cinturones de radiación de Van Allen con material ionizado.
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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, que se extiende a lo largo de la eclíptica y parece más brillante cerca del horizonte. Este resplandor 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 , el 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.
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. Air . 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 idea de que el espacio es considerado un vacío lleno de " éter ", o simplemente un vacío frío y oscuro, se mantuvo hasta los años 1950. 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 vacío frío y oscuro de 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 continuamente expulsa su atmósfera en todas direcciones a velocidad supersónica" ( Syun-Ichi Akasofu , Exploring the Secrets of the Aurora , 2002).