ASTROFÍSICA
El espacio que nos rodea tiene una estructura magnética que hemos podido explorar con satélites y frena el constante bombardeo de las partículas del viento solar
Representación del campo magnético de la Tierra.NASA
EVA VILLAVER
CET
Ocurre a menudo que lo más importante pasa absolutamente desapercibido. Por ejemplo, ¿cuándo fue la última vez que pensó en el campo magnético terrestre, si es que alguna vez lo ha hecho? Además de dirigir las agujas de las brújulas hacia el norte o la migración de las aves, ¿el campo magnético terrestre tiene algún otro efecto en nuestro día a día?
Vamos a comenzar con un spoiler: el campo magnético terrestre desvía cada segundo unos 1,5 millones de toneladas de material eyectado del Sol a alta velocidad. Si no estuviera ahí, la atmósfera sufriría una erosión directa y continuada, no tendría capacidad para esquivar el impacto directo de esas partículas solares, que arrastrarían con ellas todo lo que nos protege. Por tanto, sin campo magnético terrestre, no existiría la vida tal y como la conocemos en la superficie de nuestro planeta. Desde luego, tampoco serían posibles nuestras sociedades tecnológicas, ya que el campo magnético protege también nuestros equipos electrónicos, no solo nuestro ADN, de este mismo bombardeo.
La Tierra (igual que Mercurio, Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano) está rodeada por un campo magnético relativamente intenso que tiene su origen, en su mayor parte, en el interior del planeta. Se cree que, ahora, en esta etapa de la evolución terrestre, está alimentado por el enfriamiento y la cristalización del núcleo: eso agita el hierro líquido que lo rodea, creando potentes corrientes eléctricas que generan ese campo magnético que se extiende hacia el espacio. A este tipo de campo magnético se le conoce como geodinamo y a la estructura de campos de fuerzas que desvía la mayor parte del viento solar, formando un escudo protector, se la llama magnetosfera.
Para dar algunos detalles de cómo funciona, viajemos ahora unos 80 kilómetros por encima de nuestras cabezas. Allí, a esa altura por encima del suelo, ocurre algo fundamental. Y es que una fracción importante del gas en esta región está ionizado, es decir, que las partículas están cargadas eléctricamente, en general porque han perdido algún electrón en su estructura debido a la radiación energética de nuestra estrella. Las partículas cargadas se comportan de una manera muy especial: siguen las líneas de campo magnético y, por tanto, se mueven como en autopistas concretas, es como si fuesen por carriles.
Antes de seguir, puntualicemos algo importante: el Sol, como todas las estrellas, además de energía electromagnética en todo el rango (nuestros ojos solo son sensibles a la luz visible, que es un rango muy estrecho), eyecta grandes cantidades de material en forma de partículas cargadas a alta velocidad. Esto es lo que se conoce como viento estelar; o viento solar, en el caso de la nuestra estrella. En la conexión entre la magnetosfera y el viento solar está el corazón de lo que se conoce como clima espacial.
Si pudiéramos visualizar el campo magnético terrestre veríamos que es lo que conocemos como campo magnético dipolar, donde las líneas de fuerza salen de un hemisferio y se meten en el otro. En la convención normal, las líneas del campo que salen, las que apuntan hacia fuera son el norte magnético y las que entran el sur. En el caso de la Tierra, a veces para evitar confusión con el norte geográfico se invierte la convención y el polo norte magnético apunta hacia el sur y el polo sur magnético hacia el norte. En el norte, las líneas de campo apuntan hacia dentro, al revés que con los imanes. Está además inclinado 11,5 grados respecto al eje de giro del planeta, que es el que define los polos norte y sur geográficos.
Una fascinante estructura
El campo magnético terrestre es dos veces más intenso en los polos que en el ecuador. Esto lo sabemos gracias a los instrumentos colocados en satélites que han explorado tanto la intensidad como la dirección del campo magnético terrestre y confirmado su naturaleza en forma de dipolo. La forma que adquiere es, además de compleja, variable. Algunos de sus componentes son los cinturones de radiación de Van Allen, la corriente de anillo, la cola magnética o la magnetopausa.
Demos tan solo algunos detalles fascinantes de la estructura del campo magnético que rodea la Tierra. Rodeando el planeta existe una región que está formada por plasma frío y denso que rota con la Tierra. Están también ahí fuera los cinturones de Van Allen, donde las partículas se mueven con energías relativistas (cercanas a la velocidad de la luz).
En lo que se conoce como la corriente de anillo, los iones energéticos se mueven a mucha menos velocidad que en los cinturones de Van Allen, pero tienen una densidad más alta y producen una corriente eléctrica que rodea a la Tierra. Los electrones se mueven de la zona del crepúsculo a la zona donde es de noche y los iones cargados positivamente lo hacen al revés. Esta corriente de anillo genera un campo magnético que apunta en la dirección opuesta del campo magnético terrestre y que, cuando se intensifica, disminuye la intensidad del campo que se mide en superficie. Hay más corrientes que conectan la corriente de anillo con la ionosfera y que juegan un papel esencial en las auroras boreales y el clima espacial.
Para entender la configuración global de la forma en que se mueven las partículas en nuestro entorno espacial nos falta un ingrediente fundamental: el viento solar, que además es magnético. Una manera de visualizar de manera sencilla esa interacción es imaginar el viento solar como la corriente de un río y la Tierra y su campo magnético como una piedra gigante. Como el viento solar es supersónico tenemos un choque de proa y detrás del obstáculo tenemos la cola, una cola magnética. Lo de las tormentas magnéticas y su origen lo dejamos para otra ocasión.
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Eva Villaver
Directora de la Oficina Espacio y Sociedad de la Agencia Espacial Española, y profesora de Investigación del Instituto de Astrofísica de Canarias.
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