Mesosfera

En meteorología se denomina mesosfera o mesósfera a la parte de la atmósfera terrestre situada por encima de la estratosfera y por debajo de la termosfera. Es la capa de la atmósfera en la que la temperatura va disminuyendo a medida que se aumenta la altura, hasta llegar a unos −80 °C a los 80 kilómetros aproximadamente. Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto entre la estratosfera y la mesosfera) a unos 50km, hasta una altura de unos 80 km donde la temperatura vuelve a descender hasta unos −70 °C u −80 °C. La mesosfera es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. La temperatura disminuye a medida que se sube, como sucede en la troposfera. Puede llegar a ser hasta de −90 °C. Es la zona más fría de la atmósfera.

Contiene sólo cerca del 0,1 % de la masa total del aire. Es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La baja densidad del aire en la mesosfera determinan la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes. La mesosfera es la región donde las naves espaciales que vuelven a la Tierra empiezan a notar la estructura de los vientos de fondo, y no sólo el freno aerodinámico. También en esta capa se observan las estrellas fugaces que son meteoroides que se han desintegrado en la termosfera.

Estratosfera

La estratosfera o estratósfera es una de las capas más importantes de la atmósfera, esta se sitúa entre la troposfera y la mesosfera, y se extiende en una capa que va desde los 10 hasta los 50 km de altura aproximadamente. La temperatura aumenta progresivamente desde los −55 °C de la tropopausa hasta alcanzar los 0 °C de la estratopausa, aunque según algunos autores puede alcanzar incluso los 17 °C o más.Es decir, en esta capa la temperatura aumenta con la altitud, al contrario de lo que ocurre en las capas superior e inferior. Esto es debido principalmente a la absorción de las moléculas de ozono que absorben radiación electromagnética en la región del ultravioleta.

En la parte baja de la estratósfera la temperatura es relativamente estable, y en toda la capa hay muy poca humedad.

La estratósfera es una región en donde se producen diferentes procesos radiactivos, dinámicos y químicos. La mezcla horizontal de los componentes gaseosos se produce mucho más rápidamente que la mezcla vertical.

A una altura aproximadamente de 2,5 veces la altura del Everest y unas 50 veces el Empire State de New York solo algunos aviones como el Mig-31 ruso, el SR-71, el Concorde, el U-2 y el UAV RQ-4 Global Hawk pueden volar. Cerca del final de la estratósfera se encuentra la capa de ozono que absorbe la mayoría de los rayos ultravioleta del Sol.

El 14 de octubre de 2012 el austríaco Felix Baumgartner se lanzó desde la estratosfera a una altura de 38 969 metros. Rompió así el récord de salto en caída libre desde punto más alto y el de vuelo tripulado en globo con una distancia a la superficie terrestre de 39 068 m.El 24 de octubre de 2014 este récord fue superado por el vicepresidente de Google, Alan Eustace (57 años), quien se lanzó desde una altura de 41 425 metros.

Troposfera

La troposfera o tropósfera es la capa de la atmósfera terrestre que está en contacto con la superficie de la Tierra.

Tiene alrededor de 17 km de espesor en el ecuador terrestre y solo 7 km en los polos, y en ella ocurren todos los fenómenos meteorológicos que influyen en los seres vivos, como los vientos, la lluvia y las nieves. Además, concentra la mayor parte del oxígeno y del vapor de agua. En particular este último actúa como un regulador térmico del planeta; sin él, las diferencias térmicas entre el día y la noche serían tan grandes que no podríamos sobrevivir. Es de vital importancia para los seres vivos. La troposfera es la capa más delgada del conjunto de las capas de la atmósfera.

La temperatura en la troposfera desciende a razón de aproximadamente 6,5 ºC por kilómetro de altura, por encima de los 2000 metros de altura.

Atmósfera

La atmósfera es la capa de gas que rodea a un cuerpo celeste. Los gases resultan atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en ella si la gravedad es suficiente y la temperatura de la atmósfera es baja. Algunos planetas están formados principalmente por gases, por lo que tienen atmósferas muy profundas.

Atmósfera terrestre

La altura de la atmósfera de la Tierra alcanza los 10.000km, aunque más de la mitad de su masa se concentra en los seis primeros kilómetros y el 75 % en los primeros 11 km de altura desde la superficie planetaria. La masa de la atmósfera es de 5,1 x 1018 kg.

La atmósfera terrestre protege la vida de la Tierra, absorbiendo en la capa de ozono parte de la radiación solar ultravioleta, y reduciendo las diferencias de temperatura entre el día y la noche, y actuando como escudo protector contra los meteoritos.

La composición de la atmósfera

Casi la totalidad del aire (un 95 %) se encuentra a menos de 30 km de altura, encontrándose más del 75 % en la tropósfera. El aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea, hasta el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas.

Nitrógeno: constituye el 78 % del volumen del aire. Está formado por moléculas que tienen dos átomos de nitrógeno, de manera que su fórmula es N2. Es un gas inerte, es decir, que no suele reaccionar con otras sustancias.
Oxígeno: representa el 21 % del volumen del aire. Está formado por moléculas de dos átomos de oxígeno y su fórmula es O2. Es un gas muy reactivo y la mayoría de los seres vivos lo necesita para vivir.
Otros gases: del resto de los gases de la atmósfera, el más abundante es el argón (Ar), que contribuye en 0,9 % al volumen del aire. Es un gas noble que no reacciona con ninguna sustancia.
Dióxido de carbono: está constituido por moléculas de un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno, de modo que su fórmula es CO2. Representa el 0,03 % del volumen del aire y participa en procesos muy importantes. Las plantas lo necesitan para realizar la fotosíntesis, y es el residuo de la respiración y de las reacciones de combustión. Este gas, muy por detrás del vapor de agua, ayuda a retener el calor de los rayos solares y contribuye a mantener la temperatura atmosférica dentro de unos valores que permiten la vida.
Ozono: es un gas minoritario que se encuentra en la estratosfera. Su fórmula es O3, pues sus moléculas tienen tres átomos de oxígeno. Es de gran importancia para la vida en nuestro planeta, ya que su producción a partir del oxígeno atmosférico absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta procedentes del Sol.
Vapor de agua: se encuentra en cantidad muy variable y participa en la formación de nubes. Es el principal causante del efecto invernadero.
Partículas sólidas y líquidas: en el aire se encuentran muchas partículas sólidas en suspensión, como por ejemplo, el polvo que levanta el viento o el polen. Estos materiales tienen una distribución muy variable, dependiendo de los vientos y de la actividad humana. Entre los líquidos, la sustancia más importante es el agua en suspensión que se encuentra en las nubes.

Capas de la atmósfera de la Tierra

Troposfera

Es la capa más cercana a la superficie terrestre, donde se desarrolla la vida y ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. Tiene unos 8 km de espesor en los polos y alrededor de 16 km en el ecuador. En esta capa la temperatura disminuye con la altura alrededor de 6,5 °C por kilómetro. La troposfera contiene alrededor del 75 % de la masa gaseosa de la atmósfera, así como casi todo el vapor de agua. En ella se ubica la tropopausa.

Estratosfera

Es la capa que se encuentra entre los 10 km y los 50 km de altura. Los gases se encuentran separados formando capas o estratos de acuerdo a su peso. Una de ellas es la capa de ozono que protege a la Tierra del exceso de rayos ultravioleta provenientes del Sol. Las cantidades de oxígeno y anhídrido carbónico son casi nulas y aumenta la proporción de hidrógeno. Actúa como regulador de la temperatura, siendo en su parte inferior cercana a los -60 °C y aumentando con la altura hasta los 10 o 17 °C. En ella se ubica la estratopausa.

Mesosfera

Es la capa donde la temperatura puede disminuir ( o descender) hasta los -70 °C conforme aumenta su altitud. Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto entre la estratosfera y la mesosfera) hasta una altura de unos 80 km, donde la temperatura vuelve a descender hasta unos -80 °C o -90 °C. En ella se ubica la mesopausa.

Termosfera o Ionosfera

Es la capa que se encuentra entre los 90 y los 400 kilómetros de altura. Su límite superior es la termopausa. En ella existen capas formadas por átomos cargados eléctricamente, llamados iones. Al ser una capa conductora de electricidad es la que posibilita las transmisiones de radio y televisión por su propiedad de reflejar las ondas electromagnéticas. El gas predominante es el nitrógeno. Allí se produce la destrucción de los meteoritos que llegan a la Tierra. Su temperatura aumenta desde los -73 °C hasta llegar a 1.500 °C. En ella se ubica la ionopausa.

Exosfera

La exosfera es la capa de la atmósfera terrestre en la que los gases poco a poco se dispersan hasta que la composición es similar a la del espacio exterior. Es la última capa de la atmósfera, se localiza por encima de la termosfera, aproximadamente a unos 580 km de altitud, en contacto con el espacio exterior, donde existe prácticamente el vacío. Es la región atmosférica más distante de la superficie terrestre. En esta capa la temperatura no varía y el aire pierde sus cualidades físico–químicas. En ella se ubica la exopausa.

Su límite inferior se localiza a una altitud generalmente de entre 600 y 700 km, aproximadamente. Su límite con el espacio llega en promedio a los 10 000 km por lo que la exosfera está contenida en la magnetosfera (500-60 000 km), que representa el campo magnético de la Tierra. En esa región, hay un alto contenido de polvo cósmico que cae sobre la Tierra y que hace aumentar su peso en unas 20 000 toneladas.Es la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario y en ella se pueden encontrar satélites meteorológicos de órbita polar. En la exosfera, el concepto popular de temperatura desaparece, ya que la densidad del aire es casi despreciable; además contiene un flujo o bien llamado plasma, que es el que desde el exterior se le ve como los Cinturones de Van Allen. Aquí es el único lugar donde los gases pueden escapar ya que la influencia de la fuerza de la gravedad no es tan grande. En la exosfera también se encuentran los satélites artificiales. Está constituida por materia plasmática. En ella la ionización de las moléculas determina que la atracción del campo magnético terrestre sea mayor que la del gravitatorio (de ahí que también se la denomina magnetosfera). Por lo tanto, las moléculas de los gases más ligeros poseen una velocidad media que les permite escapar hacia el espacio interplanetario sin que la fuerza gravitatoria de la Tierra sea suficiente para retenerlas. Los gases que así se difunden en el vacío representan una pequeñísima parte de la atmósfera terrestre.

La exosfera es la capa superior de la atmósfera terrestre. En la exosfera, una molécula puede viajar hacia arriba moviéndose lo suficientemente rápido para alcanzar la velocidad de escape, si se mueve por debajo de la velocidad de escape se le impedirá escapar del cuerpo celeste por la gravedad. Todo debido a la baja densidad de la exosfera. La exosfera es la última capa antes del espacio exterior. Dado que no existe una frontera clara entre el espacio exterior y la exosfera, la exosfera es a veces considerada una parte del espacio exterior. Composición de la Exosfera Los principales gases dentro de la exosfera son los gases más ligeros:

Hidrógeno
Algo de helio
Dióxido de carbono
Oxígeno atómico.

Límites de la Exosfera La altitud de su límite inferior, conocida como la termopausa o exobase, oscila entre 250 a 500 kilómetros dependiendo de la actividad solar. El límite superior de la exosfera puede ser definido teóricamente por la altitud de aproximadamente 190 000 kilómetros; la mitad de la distancia a la Luna. Esto es debido a que como dijimos la zona de transición entre la atmósfera de la Tierra y el espacio interplanetario es la misma exosfera.

Las atmósferas de los demás planetas del sistema solar

Venus

Venus posee una densa atmósfera. Su presión atmosférica equivale a 90 atmósferas terrestres (una presión equivalente a una profundidad de un kilómetro bajo el nivel del mar en la Tierra). Está compuesta principalmente por CO2 y una pequeña cantidad de monóxido de carbono, nitrógeno, ácido sulfúrico, argón y partículas de azufre. La enorme cantidad de CO2 de la atmósfera provoca un fuerte efecto invernadero que eleva la temperatura de la superficie del planeta hasta cerca de 460 °C. Esto hace que Venus sea más caliente que Mercurio.

La temperatura no varía de forma significativa entre el día y la noche. A pesar de la lenta rotación de Venus, los vientos de la atmósfera superior circunvalan el planeta en tan solo cuatro días, alcanzando velocidades de 360 km/h y distribuyendo eficazmente el calor. Además del movimiento zonal de la atmósfera de oeste a este, hay un movimiento vertical en forma de célula de Hadley que transporta el calor del ecuador hasta las zonas polares e incluso a latitudes medias del lado no iluminado del planeta.

La radiación solar casi no alcanza la superficie del planeta. La densa capa de nubes refleja al espacio la mayor parte de la luz del Sol y gran parte de la luz que atraviesa las nubes es absorbida por la atmósfera.

Marte

La atmósfera de Marte es muy tenue, con una presión superficial de solo 7 a 9 hPa frente a los 1013 hPa de la atmósfera terrestre, es decir, una centésima parte de la terrestre. La presión atmosférica varía considerablemente con la altitud, desde casi 9 hPa en las depresiones más profundas, hasta 1 hPa en la cima del Monte Olimpo. Está compuesta fundamentalmente de dióxido de carbono (95,3 %) con un 2,7 % de nitrógeno, un 1,6 % de argón y trazas de oxígeno molecular (0,15 %), monóxido de carbono (0,07 %) y vapor de agua (0,03 %).

La atmósfera es lo bastante densa como para albergar vientos y tormentas de polvo que, en ocasiones, pueden abarcar el planeta entero durante meses. Este viento es el responsable de la existencia de dunas de arena en los desiertos marcianos. La bóveda celeste marciana es de un suave color rosa salmón debido a la dispersión de la luz por los granos de polvo muy finos procedentes del suelo ferruginoso. A diferencia de la Tierra, ninguna capa de ozono bloquea la radiación ultravioleta. Hay nubes en mucha menor cantidad que en la Tierra y son de vapor de agua o de dióxido de carbono en latitudes polares.

La débil atmósfera marciana produce un pequeño efecto invernadero que aumenta la temperatura superficial unos 5 grados, mucho menos que lo observado en Venus y en la Tierra, que tienen más gases de efecto invernadero y por eso su temperatura es más cálida.

En las latitudes extremas, la condensación del dióxido de carbono forma nubes de cristales de nieve carbónica.

Júpiter

La atmósfera de Júpiter se extiende hasta grandes profundidades, donde la enorme presión comprime el hidrógeno molecular hasta que se transforma en un líquido de carácter metálico a profundidades de unos 10 000 km. Más abajo se sospecha la existencia de un núcleo rocoso formado principalmente por materiales más densos.

En la parte alta de la atmósfera se observa una circulación atmosférica formada por bandas paralelas al ecuador, en la que puede encontrarse la Gran Mancha Roja, que es una tormenta con más de 300 años de antigüedad.

Se observan nubes de diferentes colores que refleja, que se forman a distintas alturas y con diferentes composiciones. Júpiter tiene un potente campo magnético que provoca auroras polares.

Saturno

La atmósfera de Saturno posee bandas oscuras y zonas claras similares a las de Júpiter, aunque la distinción entre ambas es mucho menos clara. Hay fuertes vientos en la dirección de los paralelos. En las capas altas se forman auroras por la interacción del campo magnético planetario con el viento solar.

Urano

El planeta Urano cuenta con una gruesa atmósfera formada por una mezcla de hidrógeno, helio y metano, que puede representar hasta un 15 % de la masa planetaria y que le da su color característico.

Neptuno

La atmósfera de Neptuno está formada por hidrógeno, helio y un pequeño porcentaje de gas metano, que le proporciona el color azul verdoso. Sus partículas están levemente más separadas de lo que deberían estar por causa de la temperatura, que es de -200 °C, semejante a la de Urano, que está ubicado más cerca del Sol, por lo que se estima que tiene una fuente interna de calor.

Caso único: la atmósfera de Titán

Titán es el único satélite conocido con una atmósfera densa. La atmósfera de Titán es más densa que la de la Tierra, con una presión en superficie de una vez y media la de nuestro planeta y con una capa nubosa opaca formada por aerosoles de hidrocarburos que oculta los rasgos de la superficie de Titán y le dan un color anaranjado. Al igual que en Venus, la atmósfera de Titán gira mucho más rápido que su superficie.

La atmósfera está compuesta en un 94 % de nitrógeno y es la única atmósfera rica en este elemento en el sistema solar aparte de nuestro propio planeta, con trazas de varios hidrocarburos que constituyen el resto (incluyendo metano, etano y otros compuestos orgánicos).

La presión parcial del metano es del orden de 100 hPa y este gas cumple el papel del agua en la Tierra, formando nubes en su atmósfera. Estas nubes causan tormentas de metano líquido en Titán que descargan precipitaciones importantes de metano que llegan a la superficie produciendo, en total, unos 50 L/m² de precipitación anual.

Atmósferas muy tenues

La Luna

La Luna tiene una atmósfera insignificante, debido a la baja gravedad, incapaz de retener moléculas de gas en su superficie. La totalidad de su composición aún se desconoce. El programa Apolo identificó átomos de helio y argón, y más tarde (en 1988) observaciones desde la Tierra añadieron iones de sodio y potasio. La mayor parte de los gases en su superficie provienen de su interior.

Mercurio

La sonda Mariner 10 demostró que Mercurio, contrariamente a lo que se creía, tiene una atmósfera, muy tenue, constituida principalmente por helio, con trazas de argón, sodio, potasio, oxígeno y neón. La presión de la atmósfera parece ser solo una cienmilésima parte de la presión atmosférica en la superficie de la Tierra.

Los átomos de esta atmósfera son muchas veces arrancados de la superficie del planeta por el viento solar.

Ío

Ío tiene una fina atmósfera compuesta de dióxido de azufre y algunos otros gases. El gas procede de las erupciones volcánicas, pues a diferencia de los volcanes terrestres, los volcanes de Ío expulsan dióxido de azufre. Ío es el cuerpo del Sistema Solar con mayor actividad volcánica. La energía necesaria para mantener esta actividad proviene de la disipación a través de efectos de marea producidos por Júpiter, Europa y Ganímedes, dado que las tres lunas se encuentran en resonancia orbital (la resonancia de Laplace). Algunas de las erupciones de Ío emiten material a más de 300 km de altura. La baja gravedad del satélite permite que parte de este material sea permanentemente expulsado de la luna, distribuyéndose en un anillo de material que cubre su órbita.

Europa

Observaciones del Telescopio espacial Hubble indican que Europa tiene una atmósfera muy tenue (10−11 bares de presión en la superficie) compuesta de oxígeno. A diferencia del oxígeno de la atmósfera terrestre, el de la atmósfera de Europa es casi con toda seguridad de origen no biológico. Más probablemente se genera por la luz del sol y las partículas cargadas que chocan con la superficie helada de Europa, produciendo vapor de agua que es posteriormente dividido en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno consigue escapar de la gravedad de Europa, pero no así el oxígeno.

Encélado

Instrumentos de la sonda Cassini han revelado la existencia en Encélado de una atmósfera de vapor de agua (aproximadamente 65 %) que se concentra sobre la región del polo sur, un área con muy pocos cráteres. Dado que las moléculas de la atmósfera de Encélado poseen una velocidad más alta que la de escape, se piensa que se escapa permanentemente al espacio y al mismo tiempo se restaura a través de la actividad geológica. Las partículas que escapan de la atmósfera de Encélado son la principal fuente del Anillo E que está en la órbita del satélite y tiene una anchura de 180 000 km.

Ariel

Es uno de los 27 satélites naturales de Urano. Su atmósfera está compuesta por amoníaco gaseoso y líquido en su superficie y compuesta por agua en el interior.

Tritón

Tritón tiene un diámetro algo inferior que el de la Luna terrestre y posee una tenue atmósfera de nitrógeno (99,9%) con pequeñas cantidades de metano (0,01%). La presión atmosférica tritoniana es de solo 14 microbares.

La sonda Voyager 2 consiguió observar una fina capa de nubes en una imagen que hizo del contorno de esta luna. Estas nubes se forman en los polos y están compuestas por hielo de nitrógeno; existe también niebla fotoquímica hasta una altura de 30 km que está compuesta por varios hidrocarburos semejantes a los encontrados en Titán, y que llega a la atmósfera expulsada por los géiseres. Se cree que los hidrocarburos contribuyen al aspecto rosado de la superficie.

Plutón

Plutón posee una atmósfera extremadamente tenue, formada por nitrógeno, metano y monóxido de carbono, que se congela y colapsa (choca) sobre su superficie a medida que el planeta se aleja del Sol. Es esta evaporación y posterior congelamiento lo que causa las variaciones en el albedo del planeta, detectadas por medio de fotómetros fotoeléctricos en la década de 1950 (por Gerard Kuiper y otros). A medida que el planeta se aproxima al Sol, los cambios se hacen menores. Los cambios de albedo se repiten pero a la inversa a medida que el planeta se aleja del Sol rumbo a su afelio.

Sedna, Quaoar y 2004 DW

No se sabe con certeza la composición de su atmósfera aunque se cree que está compuesta por hidrógeno, metano y helio.

Representación de la variación de la presión con la altura

Si representamos el logaritmo de la presión o de la densidad en función de la altura obtendríamos una línea recta si la atmósfera fuese isoterma, es decir, si la escala de temperatura no variase con la altura. La escala de altura es pequeña si la temperatura es baja y ello significa que la presión y la densidad decrecen rápidamente. Si la tempreratura es alta la escala es grande y varían suavemente. Pero la escala de altura también depende de la masa molecular, y masas moleculares altas hacen disminuir la escala de alturas al igual que planetas grandes con elevadas aceleraciones de la gravedad, que también hacen disminuir la escala de alturas y la presión y la densidad decrecen rápidamente.

Así, en un planeta más grande que la Tierra, con idéntica composición atmosférica y temperatura, la densidad y presión cambian más rápidamente con la altura y se puede hablar de una «atmósfera dura» frente a un planeta menor en el que H sería mayor y la atmósfera sería «blanda».

Magnetósfera De La Tierra

La magnetósfera de la tierra es una capa formada por la interacción del magnetismo de la tierra y el viento solar. Se extiende por encima de la ionósfera, más arriba de los 500 km de altura.En algunas fuentes figura con el nombre de "exósfera", sin embargo ese nombre se refiere a un concepto diferente, aunque ambos ocupan aproximadamente el mismo espacio en la parte superior de la atmósfera.

Esta capa protege a la tierra de la llegada de radiación, especialmente del viento solar, y también de una parte de los rayos cósmicos, desviando las partículas cargadas hacia los polos magnéticos a través de mecanismos de reconexión electromagnética, lo que causa las auroras australes y boreales. Si no fuese por esta capa, la vida en la tierra probablemente no sería posible, o sería de forma muy diferente a como la conocemos.

La magnetósfera es causada por el campo magnético de la tierra, originado por el núcleo de hierro fundido que posee, y los materiales cargados eléctricamente dentro de él.

Casi todos los planetas poseen una magnetósfera, y en el sistema solar, solamente Marte y Venus no poseen una.

La magnetósfera sufre continuamente modificaciones en su forma y estructura, debido principalmente a la variación de la intensidad del viento solar, por lo que cuando hay mucha intensidad, puede comprimirse en la dirección al sol, y extenderse mucho más en dirección contraria.

Si la magnetósfera no existiese en la Tierra, la cantidad constante y permanente de radiación a la que se ve sometida constantemente atravesaría la atmósfera, y llegaría hasta la superficie. Una de las múltiples consecuencias de esto sería que el planeta hubiese ido perdiendo su agua, tanto de la atmósfera como de los océanos. Luego de más de mil millones de años en ese estado, es probable que el planeta se hubiese quedado sin nada o muy poca del agua que posee, como posiblemente ocurrió en Marte.

Tamaño y forma

La forma de la magnetósfera está definida por la intensidad del viento solar, y la intensidad del campo magnético, por tanto tiene mucha variabilidad. Si no existiese viento solar, las líneas magnéticas de la tierra se expandirían sin límite (teóricamente hasta el infinito). Pero bajo la presión del viento solar, la magnetósfera es muy comprimida. Allí donde termina se denomina "magnetopausa", y en la dirección del sol está aproximadamente a unos cien mil kilómetros de la superficie. Sin embargo, en la dirección contraria al sol, se expande muchísimo, hasta cerca a un millón de kilómetros,6 por lo que esa frontera forma una figura en forma de elipsoide.

Estudios de la magnetósfera

El 3 de junio de 2007, los satélites especializados en el estudio del campo magnético terrestre, las auroras y la magnetósfera, descubrieron un hueco muy grande en el campo magnético, lo que permite que la radiación (principalmente en viento solar) penetre hasta el interior de la magnetósfera, y sobrecargue la misma. Anteriormente había hipótesis sobre huecos en el campo magnético, pero el hueco encontrado es diez veces más grande de lo que se pensaba. El tamaño de la abertura era de aproximadamente 4 veces el diámetro de la tierra.

Magnetosfera

La magnetosfera o magnetósfera es una región alrededor de un planeta en la que el campo magnético de éste desvía la mayor parte del viento solar formando un escudo protector contra las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol. La magnetosfera terrestre no es única en el Sistema Solar y todos los planetas con campo magnético: Mercurio, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, poseen una magnetosfera propia. Ganímedes, satélite de Júpiter, tiene un campo magnético pero demasiado débil para atrapar el plasma del viento solar. Marte tiene una muy débil magnetización superficial sin magnetosfera exterior.

Las partículas del viento solar que son detenidas forman los cinturones de Van Allen. En los polos magnéticos, las zonas en las que las líneas del campo magnético terrestre penetran en su interior, parte de las partículas cargadas son conducidas sobre la alta atmósfera produciendo las auroras boreales o australes.Tales fenómenos aurorales han sido también observados en Júpiter y Saturno.

Estructura

En la parte más externa y amplia de la atmósfera de un planeta. La magnetosfera interacciona con el viento solar en una región denominada magnetopausa que en la dirección al sol es de menor tamaño, y en dirección contraria es sumamente extendida. En el caso de la Tierra se encuentra a unos 100 000 km y en el caso de Júpiter a más de 4 millones de kilómetros. Por delante de la magnetopausa se encuentra la superficie de choque entre el viento solar y el campo magnético. En esta región el plasma solar se frena rápidamente antes de ser desviado por el resto de la magnetósfera. Las partículas cargadas del viento solar son arrastradas por el campo magnético sobre los polos magnéticos dando lugar a la formación de auroras polares.

Historia

La magnetosfera terrestre fue descubierta en 1958 por el satélite estadounidense Explorer I. Antes de ello se conocían algunos efectos magnéticos en el espacio ya que las erupciones solares producían en ocasiones tormentas magnéticas en la Tierra detectables por medio de ondas de radio. No obstante, nadie sabía cómo o por qué se producían estas corrientes. También era desconocido el viento solar.

Antes de esto, los científicos sabían que fluía la corriente eléctrica en el espacio debido a las erupciones solares. No se sabía, sin embargo, cuándo esas corrientes fluían ni por qué. En agosto y septiembre de 1958, el Ejército de los Estados Unidos inició el Proyecto Argus se realizó para probar una teoría sobre la formación de los cinturones de radiación que pueden tener uso táctico en la guerra.

En 1959 Thomas Gold propuso el nombre de la magnetósfera, cuando escribió: "La región por encima de la ionosfera, en la que el campo magnético de la tierra, predomina sobre las corrientes de gas y partículas rápidas cargadas, se sabe que se extiende en una distancia del orden de 10 radios terrestres, por lo que podría ser llamada apropiadamente como magnetósfera"

Magnetopausa

La magnetopausa es la frontera magnética entre el campo magnético o magnetosfera y el viento solar, hecho de plasma.

La frontera magnética entre el campo magnético terrestre y el viento solar, llamada magnetopausa, tiene un frente en forma de bala, que cambia progresivamente a un cilindro. Su corte transversal es aproximadamente circular.

En la magnetosfera las distancias se miden a menudo en radios terrestres (RE), siendo un radio terrestre de 6.371 km. En esas unidades, la distancia desde el centro de la Tierra al "morro" de la magnetosfera es de unos 10,5 RE y hasta los costados es de unos 15 RE, mientras que el radio de la lejana cola es de 25-30 RE. Por comparación, la distancia media a la Luna es de unos 60 RE.

Sin embargo, esas son solo distancias medias: la presión del viento solar aumenta y disminuye, y cuando lo hace la magnetopausa se contrae o se expande. Por ejemplo, cuando es golpeada la frontera por un flujo rápido procedente de una eyección de masa de la corona , empuja su "morro" hasta más allá de la órbita sincrónica a 6,6 RE (esto ocurre normalmente varias veces al año).

Aproximadamente a los 2RE por delante de la magnetopausa está el frente de choque permanente, como el que se forma por delante de una bala o de un avión supersónicos. Cuando ese viento solar cercano a la Tierra pasa por ese frente, se desacelera repentinamente y algo de su energía cinética se convierte en calor. Luego el viento acelera de nuevo y cuando alcanza los 100-200 RE más allá de la Tierra, no solo ha recuperado su velocidad, sino que también ha infiltrado la cola de la magnetosfera; cómo y dónde aún es objeto de una investigación activa.

¿Por qué el campo terrestre es un obstáculo para el viento solar?

Como se afirmó anteriormente (en la exposición sobre el viento solar), las líneas del campo magnético interplanetario (IMF) son transportadas junto al viento solar como si fueran cuerdas y como si los iones en movimiento fuesen cuentas engarzadas en ellas. Una "cuenta" ensartada en una línea de campo solar deberá permanecer siempre en esa línea de campo y, excepto que otras líneas de campo de diferentes fuentes se entrecrucen con ella, nunca estará en una línea conectada con la Tierra. Los dos plasmas, el de la Tierra y el viento solar, forman dos familias separadas y la magnetopausa es la frontera entre las dos.