Imagen de la Tierra desde el espacio tomada por el Aplo 17 Cuando se fotografía  desde el espacio, la Tierra parece flotando en un negro vacío. Pero, invisible a nuestros ojos y a la mayoría de las cámaras, la Tierra está rodeada realmente de un complicado sistema de campos eléctricos y magnéticos interactuando entre sí, de corrientes eléctricas y de partículas cargadas. Todo esto constituye la “Magnetosfera”.La magnetosfera proporciona una eficaz barrera entre el planeta y el viento solar, que no es mas que partículas cargadas expulsadas por el Sol. Estas partículas constituyen un plasma -una mezcla de electrones (partículas cargadas negativamente) e iones (átomos que han perdido electrones, por lo que se convierten en partículas con carga eléctrica positiva).

“El 99,9% del Universo está constituido por plasma”, declara el Dr. Dennis Gallagher, físico del plasma, del NASA’s Marshal Space Flight Center. “Realmente, poquísimo material en el espacio está hecho de roca, como en la Tierra”.

El plasma de la magnetosfera tiene varios niveles de temperatura y de concentración. El más frío s encuentra a menudo en la llamada “Plasmasfera”, una región toroidal (con forma de donut) que rodea a la Tierra por su ecuador. Pero el plasma de la plasmasfera puede detectarse por toda la magnetosfera, ya que es expandido por fuerzas eléctricas y magnéticas.

La siguiente figura representa de forma artística a la magnetosfera. La región redondeada con forma de proyectil representa el “bow shock”, lugar más externo en donde se confrontan la magnetosfera y el viento solar. El área en gris oscuro, entre la magnetosfera y el “bow shock”, se denomina “Magnetopausa”. La magnetopausa de la Tierra se extiende a unos 10 radios terrestres en dirección al Sol y quizás a similares distancias hacia los lados. La “Magnetotail” (con forma de cola) se cree que se extiende incluso a unos 1.000 radios terrestres en dirección opuesta al Sol.

Magnetosfera y Plasmasfera de la Tierra

Magnetosfera y plasmasfera. El Sol, que no se representa, estaría a la izquierda.

Gallagher desarrolló un modelo general para describir la densidad del plasma que rodea a al Tierra. En su publicación “Global Core Plasma Model“, a través del Journal of Geophysical Research, utiliza la expresión “Core Plasma” para referirse al plasma de energía-cero (en realidad desde 0 a 100 electronvoltios) que constituye la plasmasfera.

La plasmasfera se extiende a tan solo unos 2 o 3 radios terrestres y, bajo condiciones tranquilas en el lado nocturno quizás hasta más de 6 radios terrestres. La extensión de la plasmasfera depende de la actividad “climatológica” del espacio. Por ejemplo, largos periodos de estabilidad y quietud, permiten a la plasmasfera expandirse mucho.

Plasmasfera de la Tierra

Plasmasfera de la Tierra

“A través de cohetes, satélites y transbordadores espaciales hemos estado volando a través del plasma durante más de 40 años, por lo que poco a poco hemos ido adquiriendo conocimiento de sus propiedades, tal como la densidad y proporción de oxígeno, hidrógeno y helio”, declara Gallagher.

El modelo de plasmasfera de Gallagher combina el modelo de Ionosfera de Referencia Internacional (IRI) a baja altitud con los modelos a altitudes mayores. La parte de nuestra atmósfera que contiene plasma –la ionosfera- está generalmente entre 90 y 1.000 Km sobre el suelo.

Las longitudes de onda más cortas, desde el ultravioleta hasta los rayos-X, ionizan la atmósfera superior arrancando electrones de los átomos. Estos iones y electrones no se recombinan fácilmente en la ionosfera debido a su baja densidad, es decir, las colisiones entre partículas son muy poco frecuentes en esta atmósfera tan enrarecida.

Desde el ecuador hasta las latitudes medias de la Tierra, la ionosfera se une suavemente con la plasmasfera. Más allá de los límites de la plasmasfera, la densidad de plasma en la magnetosfera puede caer hasta valores tan bajos como 0,01 partículas/cm3 (por ejemplo en la ionosfera la densidad varía entre unos miles hasta incluso 1 millón de partículas/cm3).

“El plasma que rodea a la Tierra es una extensión natural de la atmósfera, ionizada por el Sol”, declara Gallagher. Cualquier planeta que tenga una atmósfera recibirá del Sol una energía que se trasferirá a los átomos. La consecuencia será que los elementos más ligeros escaparán. Pero los campos magnéticos de la Tierra atrapan mucho de este gas que escapa. Un planeta como Marte que tiene, en el mejor de los casos, un campo magnético débil, también posee una atmósfera muy fina. Algunos investigadores han especulado con que el campo magnético de la Tierra pueden tener que ver con la lenta pérdida de nuestra atmósfera en el espacio.

En la siguiente imagen, se representa la interacción de la magnetosfera con el Sol. El campo magnético de la Tierra proporciona una barrera de protección contra el viento solar.

Interacción entre el viento solar y la Magnetosfera de la Tierra

Interacción entre el plasma del viento solar y la Magnetosfera de la Tierra. Crédito: Universidad de Waikato, Nueva Zelanda, 2014.

Nuestra atmósfera proporciona presión, una temperatura apropiada y oxígeno –fundamentales para la vida en la Tierra. Sin la atmósfera, una parte de nuestro planeta se congelaría mientras que la otra se asaría bajo la intensa radiación solar.

El modelo de Gallagher puede contribuir a nuestra comprensión de cómo el plasma de la Tierra afecta a nuestra calidad de vida. Las ondas de radio y las líneas de alta tensiones se ven afectadas por la presencia de plasma, así como también los satélites y los transbordadores espaciales. El plasma puede causar una acumulación de carga eléctrica en un lado de una nave espacial pero no en el otro, provocando a veces una descarga o arco eléctrico. Estos arcos eléctricos pueden cortocircuitar o destruir componentes electrónicos sensibles.

[Traducido y adaptado por universoelectrico.info a partir del artículo original “Plasma, Plasma, Everywhere“]