Magnetosferas de los planetas del sistema solar

Antes de pasar a explicar los campos de los distintos planetas del sistema solar necesitamos entender que es un campo magnéticoEl campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor que se desplaza a una velocidad V, que sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente igualdad.

Donde F es la fuerza, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético.

Un ejemplo a menor escala es la de un imán, un imán tiene un campo magnético que produce la atracción entre los mismos

Ahora que ya tenemos un mejor entendimiento de que es un campo magnético podemos pasar a explicar cada uno de las magnetosferas de los planetas en el sistema solar, los explicaremos en orden del más cercano hasta el más lejano de todos ellos, asi empezaremos con mercurio

Mercurio: es el planeta del Sistema Solar más próximo al Sol y el más pequeño. Forma parte de los denominados planetas interiores o rocosos y carece de satélites. Se conocía muy poco sobre su superficie hasta que fue enviada la sonda planetaria Mariner 10 y se hicieron observaciones con radares y radiotelescopios.

El estudio de la interacción de Mercurio con el viento solar ha puesto en evidencia la existencia de una magnetosfera en torno al planeta. El origen de este campo magnético no

es conocido, aunque algunos autores creen que puede ser debido a una corriente eléctrica inducida en las capas exteriores de la atmósfera del planeta por el movimiento de las líneas del campo magnético interplanetario que giran por la rotación del Sol. Se han observado variaciones en cuanto a la rotación sobre su eje lo que podría ser causado por un núcleo parcialmente fundido con materiales ferromagnéticos

Venus: El campo magnético de Venus es muy débil comparado con el de otros planetas del Sistema Solar. Esto se puede deber a su lenta rotación, insuficiente para formar el sistema de «dinamo interno» de hierro líquido. Como resultado de esto, el viento solar golpea la atmósfera de Venus sin ser filtrado. Se supone que Venus tuvo originalmente tanta agua como la Tierra pero que, al estar sometida a la acción del Sol sin ningún filtro protector, el vapor de agua en la alta atmósfera se disocia en hidrógeno y oxígeno, escapando el hidrógeno al espacio por su baja masa molecular. El porcentaje de deuterio (un isótopo pesado del hidrógeno que no escapa tan fácilmente) en la atmósfera de Venus parece apoyar esta teoría. Se supone que el oxígeno molecular se combinó con los átomos de la corteza (aunque grandes cantidades de oxígeno permanecen en la atmósfera en forma de dióxido de carbono). A causa de esta sequedad, las rocas de Venus son mucho más pesadas que las de la Tierra, lo cual favorece la formación de montañas mayores, profundos acantilados y otras formaciones.

Sin información sísmica o detalles, momento de inercia, existen pocos datos directos sobre la geoquímica y la estructura interna de Venus. Sin embargo, la similitud en tamaño y densidad entre Venus y la Tierra sugiere que ambos comparten una estructura interna afín: un núcleo, un manto, y una corteza planetaria. Al igual que la Tierra, se especula que el núcleo de Venus es al menos parcialmente líquido. El menor tamaño y densidad de Venus indica que las presiones en su interior son considerablemente menores que en la Tierra. La diferencia principal entre los dos planetas es la carencia de placas tectónicas en Venus, probablemente debido a la sequedad del manto y la superficie. Como consecuencia, la pérdida de calor en el planeta es escasa, evitando su enfriamiento y proporcionando una explicación viable sobre la carencia de un campo magnético interno.

Tierra: El campo magnético de la Tierra tiene una forma similar a un dipolo magnético, con los polos actualmente localizados cerca de los polos geográficos del planeta. En el campo magnético del ecuador, la fuerza del campo magnético en la superficie es 3,05 × 10-5T, con un momento magnético dipolar global de 7,91 × 1015 T m³. Según la teoría del dínamo, el campo se genera en el núcleo externo fundido, región donde el calor crea movimientos de convección en materiales conductores, generando corrientes eléctricas. Estas corrientes inducen a su vez el campo magnético de la Tierra. Los movimientos de convección en el núcleo son caóticos; los polos magnéticos se mueven y periódicamente cambian de

orientación. Esto da lugar a reversiones geomagnéticas a intervalos de tiempo irregulares, unas pocas veces cada millón de años. La inversión más reciente tuvo lugar hace aproximadamente 700 000 años.

El campo magnético forma la magnetosfera, que desvía las partículas de viento solar. En dirección al Sol, el arco de choque entre el viento solar y la magnetosfera se encuentra a unas 13 veces el radio de la Tierra. La colisión entre el campo magnético y el viento solar forma los cinturones de radiación de Van Allen; un par de regiones concéntricas, con forma tórica, formadas por partículas cargadas muy energéticas. Cuando el plasma entra en la atmósfera de la Tierra por los polos magnéticos se crean las auroras polares.

Dipolo magnético

Campo magnético de la tierra

Marte: El núcleo de Marte es menor que el terrestre y algunos científicos creen que una parte se encuentra en estado líquido

Se cree que los campos magnéticos planetarios se generan por grandes corrientes de metal fundido en el núcleo del planeta. El metal fundido se agita por la rotación del planeta y la convección induciendo así un campo magnético, en lo que se llama efecto dinamo.

Debido a que Marte es más pequeño que nuestro planeta, tiene sólo un volumen de un 15% del de la Tierra, se cree que por eso se ha enfriado más rápido. Algunos científicos piensan que gran parte de su interior se solidificó. Para ellos la dinamo marciana no duró mucho. Tampoco existe una tectónica de placas en la corteza, lo que puede que haya ayudado a que los puntos calientes permanecieran en el mismo lugar durante muchos millones de años, y que de esta forma se hubiesen formado volcanes gigantes como Olympus Mons.

Júpiter: Júpiter tiene una magnetosfera extensa formada por un campo magnético de gran

intensidad. El campo magnético de Júpiter podría verse desde la Tierra ocupando un espacio equivalente al de la Luna llena a pesar de estar mucho más lejos. El campo magnético de Júpiter es de hecho la estructura de mayor tamaño en el Sistema Solar. Las partículas cargadas son recogidas por el campo magnético joviano y conducidas hacia las regiones polares donde producen impresionantes auroras. Por otro lado las partículas expulsadas por los volcanes del satélite Ío forman un toroide de rotación en el que el campo magnético atrapa material adicional que es conducido a través de las líneas de campo sobre la atmósfera superior del planeta.

Se piensa que el origen de la magnetosfera se debe a que en el interior profundo de Júpiter, el hidrógeno se comporta como un metal debido a la altísima presión. Los metales son, por supuesto, excelentes conductores de electrones, y la rotación del planeta produce corrientes, las cuales a su vez producen un extenso campo magnético.

Las sondas Pioneer confirmaron la existencia del campo magnético joviano y su intensidad, más de 10 veces superior al terrestre conteniendo más de 20.000 veces la energía asociada al campo terrestre. Los Pioneer descubrieron que la onda de choque de la magnetosfera joviana se extiende a 26 millones de kilómetros del planeta, con la cola magnética extendiéndose más allá de la órbita de Saturno.

Esa es la magnetosfera joviana

Saturno: El campo magnético de Saturno es mucho más débil que el de Júpiter, y su magnetosfera es una tercera parte de la de Júpiter. La magnetosfera de Saturno consta de un conjunto de cinturones de radiación toroidales en los que están atrapados electrones y núcleos atómicos. Los cinturones se extienden unos 2 millones de kilómetros desde el centro de Saturno, e incluso más, en dirección contraria al Sol, aunque el tamaño de la magnetosfera varía dependiendo de la intensidad del viento solar (el flujo desde el Sol de las partículas cargadas). El viento solar y los satélites y anillos de Saturno suministran las partículas que están atrapadas en los cinturones de radiación. El periodo de rotación de 10 horas, 39 minutos y 25 segundos del interior de Saturno fue medido por el Voyager 1 mientras atravesaba la magnetosfera, que gira de forma sincrónica con el interior de Saturno. La magnetosfera interactúa con la ionosfera, la capa superior de la atmósfera de Saturno, causando emisiones aurorales de radiación ultravioleta; recientes estudios muestran que en el polo norte del planeta existe en vez de un anillo de varias auroras menores cómo en Júpiter o la Tierra una única gran aurora de forma anillada.

Rodeando la órbita de Titán, y extendiéndose hasta la órbita de Rea, se encuentra una enorme nube toroidal de átomos de hidrógeno neutro. Un disco de plasma, compuesto de hidrógeno y posiblemente de iones oxígeno, se extiende desde fuera de la órbita de Tetis hasta casi la de Titán. El plasma gira en sincronía casi perfecta con el campo magnético de Saturno.

Urano: Antes de la llegada del Voyager 2, no se habían tomado medidas de

la magnetosfera de Urano. Los astrónomos esperaban que el campo magnético de Urano estuviera alineado con el viento solar, ya que entonces se alinearía con los polos del planeta que se encuentran sobre la eclíptica.

Las observaciones del Voyager revelaron que el campo magnético es también anormal en su posición y características ya que su origen no se encuentra en el centro geométrico del planeta, y además el eje magnético está inclinado 59° respecto del eje de rotación. De hecho, el dipolo magnético está desplazado hacia el polo sur de rotación en casi un tercio del radio planetario. Esta geometría inusual tiene como resultado una magnetosfera altamente asimétrica, donde la fuerza del campo magnético en la superficie del hemisferio sur puede llegar a ser tan baja como en 0,1 gauss (10 μT), mientras que en el hemisferio norte puede llegar a los 1,1 gauss (110 μT). El campo medio en la superficie es de 0,23 gauss (23 μT). En comparación, el campo magnético de la Tierra tiene aproximadamente la misma fuerza en ambos polos, y su «ecuador magnético» es prácticamente paralelo al ecuador geográfico. El momento dipolar magnético de Urano es 50 veces el de la Tierra. El campo magnético de Neptuno también está desplazado de forma similar, lo que sugiere que esto sea una característica común de los gigantes de hielo. Una hipótesis es que, a diferencia de los campos magnéticos de los planetas terrestres y los gigantes gaseosos, que se generan dentro de sus núcleos, los campos magnéticos de los gigantes de hielo son generados por movimiento en zonas relativamente poco profundas, como el océano de agua-amoniaco.

Neptuno: La magnetosfera de Neptuno es muy similar a la de Urano, de tamaño mediano pero aún más grande que la de la Tierra. Como en Urano, está probablemente generada en la capa intermedia helada del interior, y no por el hierro del núcleo.

Al igual que Urano, la magnetosfera de Neptuno posee una inclinación extrema de casi 60 grados. Ya que Neptuno en sí no está inclinado, la magnetosfera tiene una estructura más normal, pero aun completamente única.

La teoría matemática sugiere que los anillos de Neptuno afectan los movimientos de las partículas de la magnetosfera, y también son responsables de la presencia de tres pequeñas plasmasferas ¡en vez de una completa!

Como en Saturno, la magnetosfera de Neptuno produce una aurora, al igual que emisiones radiales y otras ondas, tales como las silbantes y coros.

La atmósfera de Neptuno se extiende a gran profundidad, fundiéndose en agua en un núcleo sólido de tamaño aproximado al de la Tierra. El color azul de Neptuno es el resultado del metano de la atmósfera, al igual que el tono verde azulado de Urano. Sin embargo, Neptuno es de un azul más brillante, por lo que debe haber un componente desconocido que produce la intensidad del color que observamos. La causa de este tono azulado de Neptuno sigue siendo un misterio aun asi el campo magnético de Neptuno es 27 veces más potente que el de la tierra.

Esta es una representación de cómo funciona la magnetosfera en Neptuno