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Ciencias de la Tierra y el Espacio,



       MAGNETOSFERA
                                      Y
     ACTIVIDAD SOLAR
                               Dr. Tabaré Gallardo
           Instituto de Física - Dpto. de Astronomía
                              Facultad de Ciencias
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
Inversiones magneticas recientes
El Sol y su variable campo magnetico
Campo magnetico
      Solar e
  interplanetario
 (embebido en el
   viento solar)
magnetosfera y actividad solar
Viento Solar
Efecto en la
magnetosfera y
cinturones de
Van Allen
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
ACTIVIDAD SOLAR

En la FOTOSFERA encontramos:


Granulos: celulas convectivas de centenares de kms de diametro que transfieren
la energia desde la zona convectiva hacia el exterior. Tienen una vida media de
algunos minutos.


Faculas: son regiones que en el visible son mas brillantes que el resto de la
fotosfera por ser mas densas y calientes.


Manchas: son producidas por concentraciones de fuertes campos magneticos en
la fotosfera. Pueden llegar a tener 50000 kms de diametro y duran varios dias o
semanas. Se encuentran en latitudes solares menores a 35 grados. Cada mancha
es un polo por lo que en general las manchas aparecen de a pares o en grupos
interactuando magneticamente. Son mas frias pues los intensos campos
magneticos aislan el gas del resto de la fotosfera.
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
En la CROMOSFERA encontramos:


Espiculos: en H alfa presentan el aspecto de cabellos saliendo y cayendo
desde la cromosfera alcanzando la corona. Tienen una vida de algunos minutos
y pueden alcanzar 15000 kms de altura.


Flares: son erupciones de particulas y radiaciones en un amplio espectro de
energias (desde X hasta radio) que acompañan a las manchas y que ocurren en
forma de explosiones en la corona. Tienen vida de algunos minutos y
temperaturas de hasta centenares de millones de grados. Las particulas
eyectadas alcanzan la Tierra horas o dias despues produciendo interferencia en
comunicaciones y auroras. Parecen ser producidas por la inyeccion abrupta de
grandes cantidades de energia magnetica en pequeñas regiones de la corona.


Plages: son regiones en la cromosfera que en H alfa se aprecian como mas
brillantes y se corresponden con regiones activas ubicadas mas abajo en la
fotosfera.
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
En la CORONA se desarrollan prominencias y otras estructuras como
eyecciones masivas.


Prominencias: son regiones de gas frio (10000 K) y denso embebido en la
corona de baja densidad y alta temperatura (millones de grados). Ocurren en
regiones de campos magneticos horizontales que las sostienen. Cuando se
observan proyectadas sobre el disco solar se las suele llamar filamento.
Pueden estar asociadas a regiones activas (prominencias activas) o alejadas de
las mismas (prominencias quiescentes). Pueden tambien ser eruptivas en cuyo
caso estan asociadas a eyecciones coronales de masa.


Eyecciones coronales de masa : es una burbuja magnetica de plasma
eyectada a gran velocidad desde la corona.
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
Efecto de la radiacion solar (fotones) en la atmosfera



La radiacion UV solar si bien es solo el 1% y no afecta directamente la superficie
terrestre controla todo el perfil termico de la atmosfera por encima de la
troposfera y la mayor parte de los procesos quimicos, dinamicos y radiativos.


La radiacion UV absorbida por el ozono a algunas decenas de kms de altura es la
responsable del calentamiento de la estratosfera. Mas arriba el oxigeno
molecular se disocia debido a la radiacion UV generando los atomos que
permiten la formacion del ozono. Tanto el oxigeno como el nitrogeno absorben
UV siendo los responsables de la temperatura de la termosfera (1000 K) a
alturas superiores a los 200 km. Finalmente la radiacion UV es la responsable de
la ionizacion del nitrogeno y oxigeno formandose como consecuencia una
atmosfera de plasma debilmente ionozado llamada ionosfera que se encuentra
embebida en la atmosfera neutra entre los 50 y los 1000 km.
magnetosfera y actividad solar
La actividad solar no afecta al espectro solar de manera uniforme.
Manchas y faculas por ejemplo afectan el visible e infrarrojo, en cambio las
plages incrementan el flujo en UV.
La radiacion de la corona tiene su efecto en UV pues la emision del plasma es
aumentada en los bucles de los campos magneticos ubicados sobre las
grandes regiones activas que incluyen las manchas fotosfericas y las plages
cromosfericas.
Si bien la actividad solar presenta fluctuaciones seculares y de varias decadas
no hay registros confiables de la variacion de la radiacion total la cual debe
medirse desde el espacio.




IONOSFERA: afectada por fotones X, UV y por particulas del Viento Solar
capturadas en la MAGNETOSFERA
magnetosfera y actividad solar
Flujo del viento solar
CAMPO MAGNETICO SOLAR:            VIENTO SOLAR: flujo de plasma
es VARIABLE y originado en los    (protones y e) originado en la corona
movimientos del plasma del        debido a la diferencia de presion entre
interior solar                    esta y el medio interplanetario. El VS
                                  genera el campo magnetico
                                  interplanetario. A 1 UA del Sol tiene
 CAMPO MAGNETICO
                                  densidad de 10 particulas por cc y viaja
 INTERPLANETARIO: cambia de
                                  a 100-1000 Km/seg
 direccion a medida que gira el
 sol


    IONOPAUSA: limite
    entre el viento solar
    y la ionosfera                 MAGNETOSFERA: cavidad en
                                   Viento Solar producida por
                                   campo magnetico del planeta.
   MAGNETOPAUSA: limite
   entre magnetosfera y                      BOW SHOCK (ESCUDO
   campo magnetico                           DE CHOQUE): escudo
   interplanetario                           por donde se desvia el
                                             viento solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
MAGNETOCOLA: extension de la magnetosfera en la direccion anti-sol. Llega
hasta 1000 radios terrestres.
RECONEXION: lineas de campo de direccion contraria que se aniquilan
convirtiendo energia magnetica en termica y cinetica del plasma. En la
magnetosfera terretre estos eventos generan tormentas magneticas.
EVENTO DE DESCONEXION: observado en la cola de los cometas cuando
debido a la rotacion solar cambia la direccion de las lineas del campo
magnetico solar (al pasar el cometa de un hemisferio magnetico a otro)
CORRIENTES MAGNETOSFERICAS: el movimeinto de giro de protones y
electrones en torno a la tierra induce un campo que interactua con el magnetico
terrestre
EMISION SINCROTRON (RADIO): emision generada por electrones
acelerados a altas velocidades por los campos magneticos planetarios.
magnetosfera y actividad solar
Eventos de RECONEXION: Bterrestre consigo mismo y
Bterrestre-Binterp




   PLASMA SHEET (HOJA DE PLASMA): nucleo de la
   magnetocola en donde el plasma es mas denso y caliente



   MAGNETOSHEATH: ENVOLTURA magnetica de plasma
   turbulento entre el escudo de choque (BOW SHOCK) y la
   magnetopausa. Llega hasta 2 radios terrestres en la
   direccion del Sol
VAN ALLEN: cinturones de particulas
  cargadas atrapadas. El movimiento
  del plasma puede ser controlado por
  el campo magnetico, rotacion planeta
  y viento solar.




 Btotal=Bpropio+Binducido
magnetosfera y actividad solar
CLIMA ESPACIAL:
Efecto de la variable actividad solar en
planetas, magnetosferas, atmosferas, cuerpos
menores, satelites naturales y artificiales



TRES AGENTES:
•RADIACION SOLAR (fotoionizacion)
•VIENTO SOLAR (ionizacion, auroras)
•CAMPO MAGNETICO INTERPLANETARIO
(eventos de desconexion, corrientes inducidas)
El Ciclo de Actividad Solar
Rotacion diferencial y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
Se han encontrado ciclos de 11 y 22 años en un amplio
espectro de datos climaticos como temperaturas de tierra,
oceanos y troposfera, lluvias, incendios forestales y ciclones.


Si bien la actividad solar presenta fluctuaciones seculares y de
varias decadas no hay registros confiables de la variacion de la
radiacion total la cual debe medirse desde el espacio.
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
Interplanetary Current Sheet
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
Efecto en planeta sin atmosfera ni campo magnetico
Planeta con atmosfera y sin campo
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no poseen
campo
magnetico
Cometa
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
HELIOSFERA
magnetosfera y actividad solar
magnetosfera y actividad solar
BIBLIOGRAFIA
•   The New Solar System
•   Planetary Sciences, Lissauer & De Pater
•   SOHO
•   Sun, Earth and Sky, Kenneth Lang
•   http://www-ssc.igpp.ucla.edu/ssc
•   www.spaceweather.com

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magnetosfera y actividad solar

  • 1. Ciencias de la Tierra y el Espacio, MAGNETOSFERA Y ACTIVIDAD SOLAR Dr. Tabaré Gallardo Instituto de Física - Dpto. de Astronomía Facultad de Ciencias
  • 5. El Sol y su variable campo magnetico
  • 6. Campo magnetico Solar e interplanetario (embebido en el viento solar)
  • 9. Efecto en la magnetosfera y cinturones de Van Allen
  • 12. ACTIVIDAD SOLAR En la FOTOSFERA encontramos: Granulos: celulas convectivas de centenares de kms de diametro que transfieren la energia desde la zona convectiva hacia el exterior. Tienen una vida media de algunos minutos. Faculas: son regiones que en el visible son mas brillantes que el resto de la fotosfera por ser mas densas y calientes. Manchas: son producidas por concentraciones de fuertes campos magneticos en la fotosfera. Pueden llegar a tener 50000 kms de diametro y duran varios dias o semanas. Se encuentran en latitudes solares menores a 35 grados. Cada mancha es un polo por lo que en general las manchas aparecen de a pares o en grupos interactuando magneticamente. Son mas frias pues los intensos campos magneticos aislan el gas del resto de la fotosfera.
  • 15. En la CROMOSFERA encontramos: Espiculos: en H alfa presentan el aspecto de cabellos saliendo y cayendo desde la cromosfera alcanzando la corona. Tienen una vida de algunos minutos y pueden alcanzar 15000 kms de altura. Flares: son erupciones de particulas y radiaciones en un amplio espectro de energias (desde X hasta radio) que acompañan a las manchas y que ocurren en forma de explosiones en la corona. Tienen vida de algunos minutos y temperaturas de hasta centenares de millones de grados. Las particulas eyectadas alcanzan la Tierra horas o dias despues produciendo interferencia en comunicaciones y auroras. Parecen ser producidas por la inyeccion abrupta de grandes cantidades de energia magnetica en pequeñas regiones de la corona. Plages: son regiones en la cromosfera que en H alfa se aprecian como mas brillantes y se corresponden con regiones activas ubicadas mas abajo en la fotosfera.
  • 18. En la CORONA se desarrollan prominencias y otras estructuras como eyecciones masivas. Prominencias: son regiones de gas frio (10000 K) y denso embebido en la corona de baja densidad y alta temperatura (millones de grados). Ocurren en regiones de campos magneticos horizontales que las sostienen. Cuando se observan proyectadas sobre el disco solar se las suele llamar filamento. Pueden estar asociadas a regiones activas (prominencias activas) o alejadas de las mismas (prominencias quiescentes). Pueden tambien ser eruptivas en cuyo caso estan asociadas a eyecciones coronales de masa. Eyecciones coronales de masa : es una burbuja magnetica de plasma eyectada a gran velocidad desde la corona.
  • 27. Efecto de la radiacion solar (fotones) en la atmosfera La radiacion UV solar si bien es solo el 1% y no afecta directamente la superficie terrestre controla todo el perfil termico de la atmosfera por encima de la troposfera y la mayor parte de los procesos quimicos, dinamicos y radiativos. La radiacion UV absorbida por el ozono a algunas decenas de kms de altura es la responsable del calentamiento de la estratosfera. Mas arriba el oxigeno molecular se disocia debido a la radiacion UV generando los atomos que permiten la formacion del ozono. Tanto el oxigeno como el nitrogeno absorben UV siendo los responsables de la temperatura de la termosfera (1000 K) a alturas superiores a los 200 km. Finalmente la radiacion UV es la responsable de la ionizacion del nitrogeno y oxigeno formandose como consecuencia una atmosfera de plasma debilmente ionozado llamada ionosfera que se encuentra embebida en la atmosfera neutra entre los 50 y los 1000 km.
  • 29. La actividad solar no afecta al espectro solar de manera uniforme. Manchas y faculas por ejemplo afectan el visible e infrarrojo, en cambio las plages incrementan el flujo en UV. La radiacion de la corona tiene su efecto en UV pues la emision del plasma es aumentada en los bucles de los campos magneticos ubicados sobre las grandes regiones activas que incluyen las manchas fotosfericas y las plages cromosfericas. Si bien la actividad solar presenta fluctuaciones seculares y de varias decadas no hay registros confiables de la variacion de la radiacion total la cual debe medirse desde el espacio. IONOSFERA: afectada por fotones X, UV y por particulas del Viento Solar capturadas en la MAGNETOSFERA
  • 32. CAMPO MAGNETICO SOLAR: VIENTO SOLAR: flujo de plasma es VARIABLE y originado en los (protones y e) originado en la corona movimientos del plasma del debido a la diferencia de presion entre interior solar esta y el medio interplanetario. El VS genera el campo magnetico interplanetario. A 1 UA del Sol tiene CAMPO MAGNETICO densidad de 10 particulas por cc y viaja INTERPLANETARIO: cambia de a 100-1000 Km/seg direccion a medida que gira el sol IONOPAUSA: limite entre el viento solar y la ionosfera MAGNETOSFERA: cavidad en Viento Solar producida por campo magnetico del planeta. MAGNETOPAUSA: limite entre magnetosfera y BOW SHOCK (ESCUDO campo magnetico DE CHOQUE): escudo interplanetario por donde se desvia el viento solar
  • 37. MAGNETOCOLA: extension de la magnetosfera en la direccion anti-sol. Llega hasta 1000 radios terrestres. RECONEXION: lineas de campo de direccion contraria que se aniquilan convirtiendo energia magnetica en termica y cinetica del plasma. En la magnetosfera terretre estos eventos generan tormentas magneticas. EVENTO DE DESCONEXION: observado en la cola de los cometas cuando debido a la rotacion solar cambia la direccion de las lineas del campo magnetico solar (al pasar el cometa de un hemisferio magnetico a otro) CORRIENTES MAGNETOSFERICAS: el movimeinto de giro de protones y electrones en torno a la tierra induce un campo que interactua con el magnetico terrestre EMISION SINCROTRON (RADIO): emision generada por electrones acelerados a altas velocidades por los campos magneticos planetarios.
  • 39. Eventos de RECONEXION: Bterrestre consigo mismo y Bterrestre-Binterp PLASMA SHEET (HOJA DE PLASMA): nucleo de la magnetocola en donde el plasma es mas denso y caliente MAGNETOSHEATH: ENVOLTURA magnetica de plasma turbulento entre el escudo de choque (BOW SHOCK) y la magnetopausa. Llega hasta 2 radios terrestres en la direccion del Sol
  • 40. VAN ALLEN: cinturones de particulas cargadas atrapadas. El movimiento del plasma puede ser controlado por el campo magnetico, rotacion planeta y viento solar. Btotal=Bpropio+Binducido
  • 42. CLIMA ESPACIAL: Efecto de la variable actividad solar en planetas, magnetosferas, atmosferas, cuerpos menores, satelites naturales y artificiales TRES AGENTES: •RADIACION SOLAR (fotoionizacion) •VIENTO SOLAR (ionizacion, auroras) •CAMPO MAGNETICO INTERPLANETARIO (eventos de desconexion, corrientes inducidas)
  • 43. El Ciclo de Actividad Solar
  • 44. Rotacion diferencial y actividad solar
  • 50. Se han encontrado ciclos de 11 y 22 años en un amplio espectro de datos climaticos como temperaturas de tierra, oceanos y troposfera, lluvias, incendios forestales y ciclones. Si bien la actividad solar presenta fluctuaciones seculares y de varias decadas no hay registros confiables de la variacion de la radiacion total la cual debe medirse desde el espacio.
  • 57. Efecto en planeta sin atmosfera ni campo magnetico
  • 58. Planeta con atmosfera y sin campo
  • 59. Venus y Marte no poseen campo magnetico
  • 67. BIBLIOGRAFIA • The New Solar System • Planetary Sciences, Lissauer & De Pater • SOHO • Sun, Earth and Sky, Kenneth Lang • http://www-ssc.igpp.ucla.edu/ssc • www.spaceweather.com