Escudos magnéticos de planetas. Sobre la diversidad de fuentes de magnetosferas en el sistema solar

6 de los 8 planetas del sistema solar tienen sus propias fuentes de campos magnéticos, capaces de desviar los flujos de partículas cargadas del viento solar. El volumen del espacio alrededor del planeta, dentro del cual el viento solar se desvía de la trayectoria, se llama la magnetosfera del planeta. A pesar de lo común de los principios físicos de la generación del campo magnético, las fuentes de magnetismo, a su vez, varían mucho entre los diferentes grupos de planetas en nuestro sistema estelar.

El estudio de la diversidad de los campos magnéticos es interesante porque la presencia de la magnetosfera es supuestamente una condición importante para el surgimiento de la vida en el planeta o su satélite natural.

Hierro y piedra

En los planetas terrestres, los campos magnéticos fuertes son la excepción y no la regla. La magnetosfera más poderosa en este grupo es nuestro planeta. El núcleo sólido de la Tierra consiste supuestamente en una aleación de hierro y níquel calentada por la desintegración radiactiva de elementos pesados. Esta energía se transfiere por convección en el núcleo externo líquido al manto de silicato ( más ). Hasta hace poco, los procesos de convección térmica en el núcleo externo de metal se consideraban la principal fuente de dinamo geomagnético. Sin embargo, los estudios de los últimos años refutan esta hipótesis .

La interacción de la magnetosfera del planeta (en este caso, la Tierra) con el viento solar. Los flujos de viento solar deforman las magnetosferas de los planetas, que tienen la forma de una "cola" magnética fuertemente alargada dirigida en la dirección opuesta al Sol. La cola magnética de Júpiter se extiende por más de 600 millones de km.

Presumiblemente, la fuente de magnetismo durante la existencia de nuestro planeta podría ser una combinación compleja de varios mecanismos para generar un campo magnético: inicialización de campo inicial de una colisión antigua con un planetoide; convección no térmica de varias fases de hierro y níquel en el núcleo externo; la liberación de óxido de magnesio desde un núcleo externo refrigerante; influencia de las mareas de la luna y el sol, etc.

Las entrañas de la "hermana" de la Tierra: Venus prácticamente no genera un campo magnético. Los científicos aún están debatiendo las razones de la falta de efecto dinamo. Algunos lo atribuyen a la lenta rotación diaria del planeta, mientras que otros objetan que esto debería haber sido suficiente para generar un campo magnético. Lo más probable es que la cuestión se encuentre en la estructura interna del planeta, que es diferente de la Tierra (con más detalle ).

Vale la pena mencionar que Venus tiene la llamada magnetosfera inducida, creada por la interacción del viento solar y la ionosfera del planeta.

Es más cercana (si no es que idéntica) a la Tierra por la longitud de un día estelar Marte. El planeta gira alrededor de su eje en 24 horas, al igual que los dos "colegas" descritos anteriormente, el gigante consiste en silicatos y una cuarta parte de un núcleo de hierro y níquel. Sin embargo, Marte es un orden de magnitud más ligero que la Tierra y, según los científicos, su núcleo se ha enfriado relativamente rápido, por lo que el planeta no tiene un generador de dinamo. La estructura interna de los planetas de silicato de hierro del grupo tierra.




Paradójicamente, el segundo planeta del grupo terrestre que puede "alardear" de su propia magnetosfera es Mercurio, el más pequeño y ligero de los cuatro planetas. Su proximidad al Sol predeterminó las condiciones específicas bajo las cuales se formó el planeta. Entonces, a diferencia de otros planetas del grupo, Mercurio tiene una proporción relativa de hierro extremadamente alta con respecto a la masa de todo el planeta, un promedio del 70%. Su órbita tiene la excentricidad más fuerte (la relación del punto de órbita más cercano del Sol al más distante) entre todos los planetas del sistema solar. Este hecho, así como la proximidad de Mercurio al Sol, mejora el efecto de las mareas en el núcleo de hierro del planeta.

Esquema de la magnetosfera de Mercurio con un gráfico superpuesto de inducción magnética Los

datos científicos obtenidos por naves espaciales sugieren que el campo magnético es generado por el movimiento del metal en el núcleo de Mercurio fundido por las fuerzas de marea del Sol. El momento magnético de este campo es 100 veces más débil que el de la Tierra, y los tamaños son comparables a los tamaños de la Tierra, sobre todo debido a la fuerte influencia del viento solar.

Campos magnéticos de la Tierra y los planetas de los gigantes. La línea roja es el eje de rotación diaria de los planetas (2 - la inclinación de los polos del campo magnético a este eje). La línea azul es el ecuador de los planetas (1 - el ecuador se inclina hacia el plano eclíptico). Los campos magnéticos se representan en amarillo (3: inducción de campo magnético, 4: radio de magnetosfera en los radios de los planetas correspondientes)

Gigantes de metal

Los planetas gigantes Júpiter y Saturno tienen grandes núcleos de roca, con un peso de 3 a 10 de la tierra, rodeados de poderosas capas de gas, que representan la gran mayoría de la masa de los planetas. Sin embargo, estos planetas poseen magnetosferas extremadamente grandes y poderosas, y su existencia no puede explicarse solo por el efecto dinamo en los núcleos de piedra. Sí, y es dudoso que bajo una presión tan enorme, los fenómenos similares a los que ocurren en el núcleo de la Tierra sean generalmente posibles allí.

La clave de la solución radica en la capa de hidrógeno-helio de los planetas. Los modelos matemáticos muestran que en las entrañas de estos planetas, el hidrógeno de un estado gaseoso pasa gradualmente a un estado de líquido superconductor y líquido superconductor: el hidrógeno metálico. Se llama metálico debido al hecho de que a tales valores de presión, el hidrógeno exhibe la propiedad de los metales. La estructura interna de Júpiter y Saturno.




Júpiter y Saturno, como es característico de los planetas gigantes, retuvieron en los intestinos la gran energía térmica acumulada durante la formación de los planetas. La convección de hidrógeno metálico transfiere esta energía a la capa de gas de los planetas, determinando la situación climática en las atmósferas de los gigantes (Júpiter irradia al espacio el doble de energía que la que recibe del Sol). La convección en hidrógeno metálico, combinada con la rápida rotación diurna de Júpiter y Saturno, presumiblemente forman magnetosferas planetarias poderosas.


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Los gigantes de hielo Urano y Neptuno son tan similares entre sí en tamaño y masa que pueden llamarse el segundo par de gemelos en nuestro sistema, después de la Tierra y Venus. Sus poderosos campos magnéticos ocupan una posición intermedia entre los campos magnéticos de los gigantes gaseosos y la Tierra. Sin embargo, incluso aquí la naturaleza "decidió" hacer un original. La presión en los núcleos de piedra de hierro de estos planetas todavía es demasiado grande para un efecto dinamo como la tierra, pero no lo suficiente como para formar una capa de hidrógeno metálico. El núcleo del planeta está rodeado por una gruesa capa de hielo de una mezcla de amoníaco, metano y agua. Este "hielo" es en realidad un líquido extremadamente caliente que no hierve únicamente debido a la presión colosal de las atmósferas de los planetas. La estructura interna de Urano y Neptuno.

El eje del campo magnético de Urano, como Neptuno, se desplaza fuertemente en relación con el centro del planeta. A la derecha está el resplandor atmosférico en los polos magnéticos de Urano (punto blanco) tomado por el telescopio Hubble.

Como en el caso de los gigantes gaseosos, el calor de las entrañas de los planetas es transferido por procesos convectivos a la atmósfera de Neptuno y Urano. Los modelos matemáticos muestran que un líquido de metano, amoníaco y agua tiene una alta conductividad eléctrica. A cierta profundidad de este manto de hielo, en una capa delgada, la presión se vuelve favorable, de modo que el efecto hidrodinámico de la convección comienza a generar campos magnéticos de los planetas.

Source: https://habr.com/ru/post/es398061/