Corrientes de iones y fenómenos magnéticos naturales

Si las partículas cargadas se mueven en un gas en presencia de un campo magnético externo, son libres de describir una parte significativa de su trayectoria magnetrónica. Sin embargo, cada trayectoria no necesariamente se completa por completo. Puede romperse por una colisión entre una partícula en movimiento y cualquier molécula de gas.

Tales colisiones a veces solo desvían la dirección de movimiento de las partículas, transfiriéndolas a nuevas trayectorias; sin embargo, con colisiones suficientemente fuertes, también es posible la ionización de moléculas de gas. En el período posterior a la colisión que conduce a la ionización, es necesario tener en cuenta la existencia de tres partículas cargadas: la partícula original en movimiento, el ion de gas y el electrón liberado. Los movimientos de la partícula ionizante antes de la colisión, el ion de gas, el electrón liberado y la partícula ionizante después de la colisión se ven afectados por Fuerzas de Lorentz.

La interacción de partículas ionizantes e ionizadas con un campo magnético a medida que estas partículas se mueven en un gas da lugar a varios fenómenos magnéticos naturales: aurora, llama cantora, viento solar y tormentas magnéticas.

Aurora boreal

La aurora boreal es el brillo en el cielo que a veces se ve. región del polo norte de la Tierra. Este fenómeno se produce como resultado de la desionización de las moléculas atmosféricas después de ser ionizadas por la radiación solar. Un fenómeno similar en el hemisferio sur de la Tierra se llama luces del sur. El sol emite grandes cantidades de energía en muchas formas diferentes. Una de estas formas son partículas cargadas rápidas de varios tipos, que se irradian en todas las direcciones. Las partículas que se mueven hacia la Tierra caen en el campo geomagnético.

Todas las partículas cargadas del espacio extraterrestre que caen en el campo geomagnético, independientemente de la dirección inicial del movimiento, se mueven en trayectorias correspondientes a las líneas de campo. Dado que todas estas líneas de fuerza salen de un polo de la Tierra y entran en el polo opuesto, las partículas cargadas en movimiento terminan en uno u otro polo de la Tierra.

Las partículas rápidamente cargadas que ingresan a la atmósfera de la Tierra cerca de los polos se encuentran con las moléculas atmosféricas. Las colisiones entre partículas de radiación solar y moléculas de gas pueden provocar la ionización de estas últimas, y algunas moléculas pierden electrones. Debido al hecho de que las moléculas ionizadas tienen más energía que las desionizadas, los electrones y los iones de gas tienden a recombinarse. En los casos en que los iones se reúnen con los electrones perdidos previamente, se emite energía electromagnética. El término "aurora" se utiliza para describir la parte visible de esta radiación electromagnética.

La presencia de un campo geomagnético es uno de los factores favorables para todas las formas de vida, debido a que este campo sirve como un "techo" que protege la parte central del globo del continuo bombardeo de partículas rápidas de origen solar.

llama cantando

Una llama colocada en un campo magnético alterno puede generar sonidos a la frecuencia del campo magnético. Una llama consiste en productos gaseosos a alta temperatura formados durante ciertas reacciones químicas. Cuando, bajo la influencia de altas temperaturas, los electrones orbitales se separan de algunas moléculas de gas, se crea una rica mezcla de electrones libres e iones positivos.

De esta forma, la llama genera tanto electrones como iones positivos, que pueden servir como transportadores para mantener la corriente eléctrica. Al mismo tiempo, la llama crea gradientes de temperatura que provocan flujos convectivos de gases que forman la llama.Dado que los portadores de carga eléctrica son una parte integral de los gases, los flujos de convección también son corrientes eléctricas.

Estas corrientes eléctricas de convección existentes en la llama, en presencia de un campo magnético externo, están sujetas a la acción de las fuerzas de Lorentz. Dependiendo de la naturaleza de la interacción entre la corriente y el campo, la aplicación de un campo magnético externo puede disminuir o aumentar el brillo de la llama.

La presión de los gases en la llama interactuando con un campo magnético alterno es modulada por las fuerzas de Lorentz que actúan sobre los flujos de convección. Dado que las vibraciones del sonido se generan como resultado de la modulación de la presión del gas, la llama puede servir como un transductor que convierte la energía eléctrica en sonido.Una llama que tiene las propiedades descritas se llama llama cantante.

Magnetosfera

La magnetosfera es la región del entorno de la Tierra donde el campo magnético juega un papel dominante. Este campo es la suma vectorial del campo magnético propio de la Tierra, o campo geomagnético, y los campos magnéticos asociados con la radiación solar. Como un cuerpo sobrecalentado que sufre fuertes perturbaciones térmicas y radiactivas, el Sol expulsa grandes cantidades de plasma que consisten aproximadamente en la mitad de electrones y la mitad de protones.

A pesar de plasma es expulsado de la superficie del Sol en todas las direcciones, una parte significativa de él, alejándose del Sol, forma un rastro dirigido más o menos en una dirección bajo la influencia del movimiento del Sol en el espacio. Esta migración de plasma se llama viento solar.

Mientras los electrones y protones que componen el viento solar se muevan juntos, teniendo concentraciones iguales, no crean un campo magnético. Sin embargo, cualquier diferencia en su velocidad de deriva genera una corriente eléctrica y las diferencias en la concentración generan un voltaje capaz de producir una corriente eléctrica. En cada caso, las corrientes de plasma generan campos magnéticos correspondientes.

La Tierra está en el camino del viento solar. Cuando sus partículas y su campo magnético asociado se acercan a la Tierra, interactúan con el campo geomagnético. Como resultado de la interacción, ambos campos cambian. Así, la forma y las características del campo geomagnético están determinadas en parte por el viento solar que lo atraviesa.

La actividad radiativa del Sol es extremadamente variable tanto en el tiempo como en el espacio, a través de la superficie del Sol.Cuando el sol gira sobre su eje, el viento solar está en un estado de flujo. Debido al hecho de que la Tierra también gira sobre su eje, la naturaleza de la interacción entre el viento solar y el campo geomagnético también cambia constantemente.

Las manifestaciones esenciales de estas interacciones cambiantes se denominan tormentas magnetosféricas en el viento solar y tormentas magnéticas en el campo geomagnético. Otros fenómenos relacionados con las interacciones entre las partículas del viento solar y la magnetosfera son las auroras mencionadas anteriormente y la corriente eléctrica que fluye en la atmósfera alrededor de la Tierra de este a oeste.