El anillo de corriente eléctrica de la Tierra

Las sondas Van Allen de la NASA descifran el comportamiento a largo plazo del anillo de corriente de la Tierra

Nuevos hallazgos, basados en las observaciones de las sondas Van Allen de la NASA durante el último año, ha revelado que el anillo de corriente -un anillo de corriente eléctrica originada por iones energéticos que rodean nuestro planeta- se comporta de una manera muy diferente de lo que en principio se había creído.

Durante mucho tiempo se ha pensado que el anillo de corriente se expandía y menguaba a lo largo del tiempo, pero estas nuevas observaciones nos muestran que esto es cierto solamente para algunas de las partículas, ya que otras se mantienen de forma permanente.

Usando los datos recopilados por la Radiation Belt Storm Probes Ion CompositionExperiment (RBSPICE), sobre una de las sondas Van Allen, los investigadores han determinado que los protones de alta energía en el anillo de corriente cambian de una manera completamente diferente a los protones de baja energía. Tal información puede ayudar a ajustar nuestra comprensión y los modelos del anillo de corriente, que es una parte clave del espacio cercano que rodea a la Tierra y que puede afectar a nuestros satélites artificiales. Los hallazgos se publicaron en Geophysical Research Letters.

«Estudiamos el anillo de corriente debido a que, por una parte, contribuye a un sistema global de corrientes eléctricas tanto en el espacio como en la superficie de la Tierra, lo cual puede causar daños severos a nuestros sistemas tecnológicos durante las tormentas geomagnéticas intensas,» aseguró el autor del estudio, Matina Gkioulidou, un físico del espacio del Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, en Laurel, Maryland (EEUU). «También modifica el campo magnético en el espacio cercano a la Tierra, que a su vez controla el movimiento de las partículas del cinturón de radiación que rodea nuestro planeta. Eso significa que si comprendemos la dinámica del anillo de corriente, será algo muy importante que nos ayudará a descifrar cómo evolucionan los cinturones de radiación de Van Allen.»
¿Qué son los cinturones de Van Allen?
Los cinturones de Van Allen son ciertas zonas de la magnetosfera terrestre donde se concentran las partículas cargadas. Son llamados así en honor de su descubridor: James Van Allen. Fueron descubiertos gracias al lanzamiento del satélite estadounidense Explorer 1 (31 enero 1958), que fue en principio un fracaso debido a su forma alargada, que, junto con un sistema de control mal diseñado, entorpeció el ajuste a la órbita.

Estos cinturones son áreas en forma de toroide en las que protones y electrones se mueven en espiral en gran cantidad entre los polos magnéticos del planeta.

Hay dos cinturones de Van Allen:

• El cinturón interior se extiende desde unos 1.000 km por encima de la superficie de la Tierra hasta más allá de los 5.000.
• El cinturón exterior, que se extiende desde unos 15.000 km hasta unos 20.000 km, no afecta a satélites de órbitas altas/medias, como pueden ser los geoestacionarios, situados a unos 35.000 km de altitud.

Estos cinturones de radiación se originan por el intenso campo magnético de la Tierra que es producto de su rotación. Ese campo atrapa partículas cargadas (plasma) provenientes del Sol (viento solar), así como partículas cargadas que se generan por interacción de la atmósfera terrestre con la radiación cósmica y la radiación solar de alta energía.

Estos cinturones emiten una alta radiación. Contienen antiprotones y antipartículas de enorme fuerza electromagnética.

En lo que respecta al anillo de corriente eléctrica de la Tierra se encuentra aproximadamente a una distancia de entre 10.000 y 60.000 km de la superficie. Se predijo su existencia a comienzos del siglo XX para poder explicar la disminución global que se observó en el campo magnético de la Tierra, medidos por una red de magnetómetros distribuidos en la superficie. Tales cambios en el campo magnético a nivel del suelo mediante el llamado índice Sym-H.

«Previamente, se predijo el estado del anillo de corriente a partir de las variaciones del índice Sym-H, pero cuando se termina, esas variaciones representan la dinámica solo de los protones de baja energía,» aseguró Gkioulidou. «Sin embargo, cuando en el instrumento RBSPICE observamos los datos de los protones de alta energía, vimos que se estaban comportando de una manera muy diferente, y las dos poblaciones de protones nos contaron historias muy diferentes sobre el anillo de corriente.»

«Después de analizar datos de iones durante todo un año, nos quedó clara la existencia de un sustancial y persistente anillo de corriente alrededor de la Tierra, incluso en periodos carentes de tormentas geomagnéticas, conformado por protones de alta energía. Durante las tormentas geomagnéticas, el crecimiento del anillo se debe a nuevos protones de baja energía que entran en la región cercana a la Tierra. Así, tratar de predecir el aumento del anillo de corriente en época de tormentas mientras se ignora la corriente pre-existente, es como tratar de describir un elefante después de ver solamente sus pies,» aseguró Gkioulidou.

Las sondas Van Allen, lanzadas al espacio en 2012, ofrecen a los científicos la primera oportunidad, en nuestra historia reciente, de monitorizar de forma continua el anillo de corriente a través de instrumentos capaces de observar los iones en un rango de energías extremadamente ancho. El instrumento RBSPICE ha recopilado durante varios años datos detallados de todos estos tipos de iones energéticos. «Necesitamos tener un instrumento que mida un amplio rango de energía de las partículas del anillo de corriente, durante un largo periodo de tiempo,» declaró Gkioulidou. Se empleó una de las sondas durante un periodo de un año para las investigaciones del equipo.

[ Fuente consultada: Van Allen Probes reveal long-term behavior of Earth’s ring current ]