El Camp Magnètic Interplanetari (CMI)

El camp magnètic interplanetari (CMI) juga un paper enorme en la manera com el vent solar interactua amb la magnetosfera de la Terra. En aquest article aprendrem què és el camp magnètic interplanetari i com afecta l'activitat auroral aquí a la Terra.

El camp magnètic del Sol

Durant el mínim solar, el camp magnètic del Sol té un aspecte similar al camp magnètic de la Terra. S’assembla una mica a un imant de barra normal amb línies tancades a prop de l’equador i línies de camp obertes a prop dels pols. Els científics anomenen aquestes zones un dipol. El camp dipolar del Sol és tan fort com un imant a la nevera (al voltant de 50 gauss). El camp magnètic de la Terra és aproximadament 100 vegades més feble.

Al voltant del màxim solar, quan el Sol aconsegueix la seva màxima activitat, moltes taques solars són visibles al disc solar. Aquestes taques solars estan plenes de magnetisme i grans línies de camp magnètic que recorren material al llarg d’elles. Aquestes línies de camp són sovint centenars de vegades més fortes que el dipol circumdant. Això fa que el camp magnètic al voltant del Sol sigui un camp magnètic molt complex amb moltes línies de camp alterades.

El camp magnètic del nostre Sol no es queda al voltant del mateix Sol. El vent solar el porta a través del Sistema Solar fins arribar a l’heliopausa. L’heliopausa és el lloc on el vent solar s’atura i xoca amb el medi interestel·lar. Com que el Sol gira al voltant del seu eix (una vegada cada 25 dies), el camp magnètic interplanetari té una forma espiral que s’anomena espiral de Parker.

B_t valor

El valor Bt del camp magnètic interplanetari indica la força total del camp magnètic interplanetari. És una mesura combinada de la intensitat del camp magnètic en les direccions nord-sud, est-oest i cap al Sol versus lluny del Sol. Com més alt sigui aquest valor, millor serà per a les condicions geomagnètiques. Parlem d’un camp magnètic interplanetari total moderadament fort quan el Bt supera els 10nT. Els valors forts comencen a partir de 20 nT i parlem d’un camp magnètic interplanetari total molt fort quan els valors superen els 30 nT. Les unitats estan en nano-Tesla (nT), amb el nom de Nikola Tesla, el famós físic, enginyer i inventor.

B_x, B_y i B_z

El camp magnètic interplanetari és una magnitud vectorial amb un component de tres eixos, dos dels quals (Bx i By) s’orienten paral·lels a l’eclíptica. Els components Bx i By no són importants per a l’activitat auroral i, per tant, no apareixen al nostre lloc web. El tercer component, el valor de Bz, és perpendicular a l’eclíptica i és creat per ones i altres pertorbacions del vent solar.

Interacció amb la magnetosfera terrestre

La direcció nord-sud del camp magnètic interplanetari (Bz) és el paràmetre més important per a l’activitat auroral. Quan la direcció nord-sud (Bz) del camp magnètic interplanetari s’orienta cap al sud, es connectarà amb la magnetosfera terrestre que apunta cap al nord. Penseu en els imants de barra habituals que teniu a casa. Dos pols oposats s’atrauen! Un Bz (fort) cap al sud pot causar estralls en el camp magnètic de la Terra, alterant la magnetosfera i permetent que les partícules caiguin a la nostra atmosfera al llarg de les línies del camp magnètic de la Terra. Quan aquestes partícules xoquen amb els àtoms d’oxigen i nitrogen que formen la nostra atmosfera, fan que brillin i emetin llum que veiem com a aurora.

Perquè es desenvolupi una tempesta geomagnètica és vital que la direcció del camp magnètic interplanetari (Bz) giri cap al sud. Els valors continus de -10nT i inferiors són bons indicadors que es podria desenvolupar una tempesta geomagnètica, però com més baix sigui aquest valor, millor serà per a l’activitat auroral. Només durant esdeveniments extrems amb altes velocitats del vent solar, és possible que es desenvolupi una tempesta geomagnètica (Kp5 o superior) amb una Bz cap al nord.

Imatge: Un diagrama esquemàtic que mostra la interacció entre el CMI amb una Bz en direcció al sud i la magnetosfera de la Terra.

És important tenir en compte que encara no podem predir (amb precisió i coherència) el Bz (t), és a dir, la força, l’orientació i la durada del component magnètic interplanetari nord-sud Bz d’una estructura de vent solar entrant. No sabem quines són les característiques del vent solar i del camp magnètic fins que arriba al punt Lagrange Sol-Terra 1 (punt fix de l’espai entre la Terra i el Sol a uns 1,5 milions de quilòmetres de la Terra) on els satèl·lits mesuren les propietats del vent solar que entra. Aprendrem més en el següent paràgraf.

Mesurant el camp magnètic interplanetari

Les dades del vent magnètic i el camp magnètic interplanetari en temps real que podeu trobar en aquest lloc web provenen del satèl·lit Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), que està estacionat en una òrbita al voltant del punt Lagrange Sol-Terra 1. Aquest és un punt de l’espai que sempre es troba entre el Sol i la Terra, on la gravetat del Sol i la Terra tenen una atracció igual sobre els satèl·lits, cosa que significa que poden romandre en una òrbita estable al voltant d’aquest punt. Aquest punt al espai és ideal per a missions solars com DSCOVR, ja que això dóna a DSCOVR l’oportunitat de mesurar els paràmetres del vent solar i del camp magnètic interplanetari abans que arribi a la Terra. Això ens proporciona un temps d’avís de 15 a 60 minuts (depenent de la velocitat del vent solar) pel que fa a quin tipus d’estructures de vent solar es dirigeixen cap a la Terra.

La missió de l’Observatori climàtic de l’espai profund (DSCOVR) és ara la font principal de dades de vent solar i camp magnètic interplanetari en temps real, però hi ha un satèl·lit més al punt L1 Sol-Terra que mesura el vent solar entrant i que és el Advanced Composition Explorer (ACE). Aquest satèl·lit solia ser la principal font de dades meteorològiques espacials en temps real fins al juliol de 2016, quan DSCOVR va entrar en funcionament. El satèl·lit Advanced Composition Explorer (ACE) encara recopila dades i ara funciona principalment com a còpia de seguretat del DSCOVR.

Imatge: La ubicació d’un satèl·lit en el punt L1 Sol-Terra.

<< Ves a la pàgina anterior