Magnetosfera da Terra: características, estrutura, gases

A magnetosfera da Terra é o envelope magnético do planeta contra a corrente de partículas carregadas que o Sol emite continuamente. É causada pela interação entre seu próprio campo magnético e o vento solar.

Não é uma propriedade única da Terra, pois existem muitos outros planetas no sistema solar que possuem seu próprio campo magnético, como: Júpiter, Mercúrio, Netuno, Saturno ou Urano.

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Figura 1. A magnetosfera da Terra e sua interação com o vento solar. Fonte: Wikimedia Commons.

Esse fluxo de matéria que flui das camadas externas de nossa estrela o faz na forma de matéria rarefeita, chamada plasma. Este é considerado o quarto estado da matéria, semelhante ao estado gasoso, mas no qual altas temperaturas forneceram carga elétrica às partículas. Consiste principalmente em prótons e elétrons livres.

A coroa solar emite essas partículas com tanta energia que elas podem escapar da gravidade, em um fluxo contínuo. É o chamado vento solar, que tem seu próprio campo magnético. Sua influência se estende por todo o Sistema Solar.

Graças à interação entre o vento solar e o campo geomagnético, é formada uma zona de transição que envolve a magnetosfera da Terra.

O vento solar, que tem uma alta condutividade elétrica, é responsável por distorcer o campo magnético da Terra e o comprime no lado voltado para o Sol. Esse lado é chamado de lado do dia . No lado oposto, ou no lado noturno , o campo se afasta do Sol e suas linhas se estendem formando uma espécie de cauda.

Caracteristicas

– Zonas de influência magnética

O vento solar modifica as linhas do campo magnético da Terra. Se não fosse por ele, as linhas seriam expandidas para o infinito, como se fosse um ímã de barra. A interação entre o vento solar e o campo magnético da Terra dá origem a três regiões:

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1) Zona interplanetária, onde a influência do campo magnético da Terra não é perceptível.

2) Magnetofunda ou magnetoenvoltura, sendo a área onde ocorre a interação entre o campo terrestre e o vento solar.

3) Magnetosfera, é a região do espaço que contém o campo magnético da Terra.

A magnetofunda é limitada por duas superfícies muito importantes: a magnetopausa e a frente de choque .

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Figura 2. Estrutura da magnetosfera. Fonte: Wikimedia Commons.

A magnetopausa é a superfície limite da magnetosfera, aproximadamente 10 raios da Terra no lado do dia, mas pode ser comprimida ainda mais, especialmente quando grandes quantidades de massa são liberadas da coroa solar.

Por seu lado, a frente de choque ou arco de choque é a superfície que separa a magnetofunda da zona interplanetária. É nesta extremidade que a pressão magnética começa a parar as partículas do vento solar.

– O interior da magnetosfera

No diagrama da Figura 2, na magnetosfera ou cavidade que contém o campo magnético da Terra, são distinguidas zonas distintas:

– Plasmasfera

– folha de plasma

– Magnetocola ou cola magnética

– ponto neutro

Esfera de plasma

A esfera do plasma é uma área formada por um plasma de partículas da ionosfera. Lá, eles também param as partículas que vêm diretamente da coroa solar que conseguiram se infiltrar.

Todos eles formam um plasma que não é tão energético quanto o do vento solar.

Essa região começa 60 km acima da superfície da Terra e se estende até 3 ou 4 vezes o raio da Terra, incluindo a ionosfera. A esfera do plasma gira ao lado da Terra e se sobrepõe parcialmente aos famosos cinturões de radiação Van Allen.

Magnetocola e chapa de plasma

A mudança na direção do campo terrestre por causa do vento solar origina a magnetocola e também uma área confinada entre as linhas do campo magnético com direções opostas: a chapa de plasma , também conhecida como chapa atual , de vários raios terrestres espessos .

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Ponto neutro

Finalmente, o ponto neutro é um local onde a intensidade da força magnética é completamente cancelada. A Figura 2 mostra um deles, mas há mais.

Entre a parte diurna e noturna da magnetopausa, há uma descontinuidade, chamada cúspide , onde as linhas de força magnética convergem para os pólos.

É a causa das luzes do norte, uma vez que as partículas do vento solar seguem em espiral as linhas magnéticas. Assim, eles conseguem alcançar a atmosfera superior dos pólos, ionizando o ar e formando plasmas que emitem luz colorida brilhante e raios-X.

Gás

A magnetosfera contém quantidades apreciáveis ​​de plasma: um gás ionizado de baixa densidade formado por íons positivos e elétrons negativos, em proporções que tornam o conjunto quase neutro.

A densidade do plasma é muito variável e está entre 1 a 4000 partículas por centímetro cúbico, dependendo da área.

Os gases que originam o plasma da magnetosfera provêm de duas fontes: o vento solar e a ionosfera da Terra. Esses gases formam na magnetosfera um plasma formado por:

– Elétrons

– Prótons e 4% de [PARECE INCOMPLETO]

– Partículas alfa (íons hélio)

Correntes elétricas complexas são criadas dentro desses gases. A intensidade atual do plasma na magnetosfera é de aproximadamente 2 x 10 26 íons por segundo.

Da mesma forma, é uma estrutura extremamente dinâmica. Por exemplo, dentro da esfera do plasma, a meia-vida do plasma é de vários dias e seu movimento é principalmente rotativo.

Por outro lado, em regiões mais externas da chapa de plasma, a meia-vida é de horas e seu movimento depende do vento solar.

Gases eólicos solares

O vento solar vem da coroa solar, a camada externa de nossa estrela, que está a uma temperatura de alguns milhões de Kelvin. Jatos de íons e elétrons disparam a partir daí e se dispersam pelo espaço a uma taxa de 10 9 kg / s ou 10 36 partículas por segundo.

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Os gases provenientes do vento solar, muito quentes, são reconhecidos pelo seu conteúdo de íons hidrogênio e hélio. Uma parte consegue entrar na magnetosfera através da magnetopausa, através de um fenômeno chamado reconexão magnética.

O vento solar é uma fonte de perda de matéria e momento angular do Sol, que faz parte de sua evolução como estrela.

Gases da ionosfera

A principal fonte de plasma da magnetosfera é a ionosfera. Lá, os gases predominantes são oxigênio e hidrogênio que vêm da atmosfera da Terra.

Na ionosfera, eles passam por um processo de ionização devido à radiação ultravioleta e outras radiações de alta energia, principalmente do sol.

O plasma da ionosfera é mais frio que o do vento solar, no entanto, uma pequena fração de partículas rápidas é capaz de superar a gravidade e o campo magnético, além de entrar na magnetosfera.

Referências

  1. Biblioteca Digital ILCE. O sol e a terra. Um relacionamento tempestuoso. Recuperado de: bibliotecadigital.ilce.edu.mx.
  2. NASA A cauda da magnetosfera. Recuperado de: spof.gsfc.nasa.gov.
  3. NASA A magnetopausa Recuperado de: spof.gsfc.nasa.gov.
  4. Oster, L. 1984. Astronomia Moderna. Reverté Editorial.
  5. Wikipedia Magnetosfera Recuperado de: en.wikipedia.org.
  6. Wikipedia Vento solar. Recuperado de: es.wikipedia.org.

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