Campo magnético del universo
El campo magnético universal del sol se refiere al campo magnético débil en la zona tranquila del sol, con una fuerza de aproximadamente 1×10-4 ~ 3×10-4 Tesla. es opuesto en los polos norte y sur del sol. Las observaciones han encontrado que a través de la mayoría de los tubos de flujo magnético de la fotosfera se concentran en áreas llamadas elementos magnéticos en la superficie solar, con un radio de 100 a 300 kilómetros y una intensidad de campo. de 0,1 a 0,2 Tesla. La mayoría de los elementos magnéticos aparecen en los límites de los granos de arroz y los granos ultramétricos dentro del área de actividad. Si se considera el sol como una estrella, se puede medir que su campo magnético general es de aproximadamente 3 × 10-5 Tesla. Este campo magnético está en dirección este-oeste.
Campo magnético en la región activa solar
Campo magnético de las manchas solares
En general, hay dos manchas solares principales en un grupo de manchas solares y sus polaridades magnéticas son opuesto. Si la mancha solar principal es el polo N, entonces la siguiente mancha solar es el polo S. En el mismo hemisferio (como el hemisferio norte), la distribución de polaridad magnética de cada grupo de manchas solares es la misma, mientras que en el otro hemisferio (el hemisferio sur) la situación es opuesta; Al final de un ciclo de actividad solar (aproximadamente 11 años) y al comienzo de otro ciclo, las distribuciones de polaridad magnética mencionadas anteriormente se invierten. Por lo tanto, cada 22 años, la distribución de polaridad del campo magnético de las manchas solares sufre un ciclo, llamado ciclo magnético. Un fuerte campo magnético es la característica más básica de las manchas solares. La baja temperatura, el movimiento de materiales y el modelo estructural de las manchas solares están estrechamente relacionados con el campo magnético.
La relación entre las llamaradas y los campos magnéticos
Las llamaradas son el fenómeno de actividad solar más intenso. Una gran explosión de llamarada puede liberar entre 1030 y 1033 ergios de energía, que puede provenir del campo magnético. Una vez que se aniquila un campo magnético con una fuerza de varios cientos de Gauss en la región activa, se liberará toda la energía magnética que contiene, suficiente para producir una gran llamarada. Antes y después de que estalle una llamarada, el campo magnético en las áreas activas cercanas a menudo cambia dramáticamente. El campo magnético, que originalmente era una estructura compleja, se volvió más simple después de que se produjo la llamarada. Esto es evidencia de la teoría de la aniquilación magnética de las explosiones de llamaradas.
El campo magnético de la prominencia solar
La temperatura de la prominencia solar es de unos 10.000 grados, pero puede existir durante mucho tiempo en la corona con una temperatura de hasta uno o dos millones de grados no se desintegra rápidamente ni La razón por la que no cae a la superficie del sol se debe principalmente al aislamiento térmico y al apoyo de las líneas del campo magnético. La intensidad del campo magnético de las prominencias silenciosas es de aproximadamente 10 Gauss, y las líneas del campo magnético son básicamente paralelas a la superficie del sol; el campo magnético de las prominencias activas es más fuerte, hasta 200 Gauss, y la estructura del campo magnético es más compleja.
Campo magnético general del sol
Además de las zonas solares activas, también existen campos magnéticos débiles en las zonas tranquilas del sol. En términos generales, el sol es similar a la tierra en que también tiene un campo magnético universal. Sin embargo, debido a la interferencia del campo magnético en áreas activas locales, el campo magnético general del Sol sólo es significativo en las regiones polares y no es tan completo como el campo magnético terrestre. La intensidad del campo magnético en las regiones polares solares es sólo de 1 a 2 Gauss. El campo magnético predominante en el Sol cambia frecuentemente de intensidad e incluso cambia repentinamente de polaridad. Esta situación se observó dos veces en 1957-1958 y 1971-1972.
El campo magnético general del sol
Si tratamos al sol como una estrella y dejamos que el rayo solar sin imagen brille en el generador de imágenes magnético, podemos medir el campo magnético mezclado en todas partes de la superficie. el sol. La intensidad de este campo magnético cambia regularmente, cambiando la polaridad de positiva a negativa y luego de negativa a positiva. En términos generales, cambia dos veces por rotación solar (aproximadamente 27 días). Es fácil explicar este fenómeno: hay grandes áreas magnéticas con polaridades opuestas orientadas hacia el este y el oeste en el sol. A medida que el sol gira de este a oeste, los científicos pueden observar alternativamente campos magnéticos generales positivos y negativos. En resumen, existe un campo magnético universal y un campo magnético general en el Sol. El primero es opuesto al norte y al sur, y el segundo es opuesto al este y al oeste.
La estructura del campo magnético del sistema solar
La estructura fina del campo magnético solar
Observaciones de alta resolución han demostrado que el campo magnético solar tiene una estructura fina muy compleja. En lo que respecta al área activa, las intensidades del campo magnético suelen ser muy diferentes en el mismo rango de manchas solares y en una mancha solar que tiene una determinada polaridad (como el polo N) en su conjunto, a menudo contiene otra polaridad (S); polo ) del pequeño nodo magnético. Por tanto, en sentido estricto, las manchas solares unipolares no existen. En el diagrama del campo magnético transversal, no sólo la intensidad es diferente en todas partes, sino que el ángulo de acimut también es diferente. También hay claras diferencias en los campos magnéticos de las franjas más brillantes y las áreas más oscuras entre ellas en la penumbra de las manchas solares.
En la zona activa, el diámetro del nodo magnético es de unos 1.000 kilómetros y la intensidad del campo magnético es de 1.000 a 2.000 Gauss. El tiempo de desintegración natural del campo magnético de las manchas solares es muy largo.
En la zona tranquila del Sol, se pensaba que solo había un campo magnético débil, con una fuerza de aproximadamente 1 a 10 Gauss. Sin embargo, nuevas observaciones muestran que la intensidad del campo magnético en la zona tranquila también es muy desigual y contiene muchos nodos magnéticos. Ocupan un área pequeña en la superficie del sol, pero contienen la mayor parte del flujo magnético en la zona tranquila de la superficie del sol. Específicamente, el alcance de los nodos magnéticos en la zona tranquila es de menos de 200 kilómetros y el flujo magnético que contienen representa aproximadamente el 90% de toda la zona tranquila. Debido a la concentración del flujo magnético, la intensidad del campo magnético en el nodo magnético puede alcanzar miles de Gauss, lo que supera con creces la intensidad media del campo magnético en la zona tranquila en un amplio rango.
La estructura en forma de abanico del campo magnético interplanetario
Cuando el campo magnético está "congelado", las partículas del viento solar corren con líneas de campo magnético, por lo que el campo magnético solar impregna todo el espacio del sistema solar. Debido a que el sol gira, las líneas del campo magnético transportadas por el viento solar no son líneas rectas, sino espirales. Además, existe un campo magnético general en la superficie del Sol y las polaridades de las áreas magnéticas adyacentes son opuestas. Estos factores trabajan juntos para formar una estructura en forma de abanico del campo magnético interplanetario. Está estrechamente relacionado con el campo magnético general del sol y sus polaridades son casi exactamente las mismas. Una vez que cambia la polaridad del campo magnético general del sol, la polaridad del campo magnético interplanetario cambia inmediatamente.
A medida que el campo magnético del sol se expande hacia afuera, su intensidad se vuelve cada vez más débil. En el espacio exterior de la Tierra, la intensidad del campo magnético es inferior a una diezmilésima parte de Gauss. Sin embargo, debido a que el gas en el espacio interplanetario es extremadamente delgado, un campo magnético tan débil también puede dominar el movimiento de la materia. Bajo la influencia del viento solar, el campo geomagnético se comprime dentro del alcance de la magnetosfera terrestre y no puede extenderse hacia afuera.
Las mediciones del campo magnético solar se limitan a la atmósfera solar. En cuanto al campo magnético interno del Sol, no se puede medir directamente y sólo se puede estimar de forma aproximada mediante métodos teóricos. Algunos piensan que puede ser mucho más fuerte que el campo magnético de la atmósfera. estrella magnética
"Magnetar" es un tipo de estrella de neutrones. Todas tienen campos magnéticos extremadamente fuertes. A través de su desintegración, liberan continuamente radiación electromagnética de alta energía. La teoría de los magnetares fue propuesta por primera vez por los científicos Robert Duncan y Christopher Thompson en 1992. En los años siguientes, esta hipótesis fue ampliamente aceptada para explicar el origen de la recurrencia de los rayos gamma blandos en objetos observables como los repetidores gamma blandos y los púlsares anómalos de rayos X. .
Estrellas con fuertes campos magnéticos. Normalmente el tipo espectral es A y el campo magnético puede ser tan fuerte como 30.000 T (Tesla). La intensidad del campo magnético de un magnetar todavía está cambiando, por lo que también se le llama estrella magnéticamente variable. Las estrellas magnéticas variables son en su mayoría estrellas especiales de tipo A. Para algunas estrellas magnéticamente variables, no sólo el campo magnético cambia periódicamente, sino que también cambian la luminosidad y el espectro. El período de variación de la luz es de 1 a 25 días y la amplitud de variación generalmente no supera 0,1.
Formación
Cuando una estrella grande sufre una explosión de supernova, colapsa convirtiéndose en una estrella de neutrones y su campo magnético aumenta rápidamente. Según los resultados de los cálculos de los científicos Duncan y Thompson, su intensidad es de unos 100 millones de Tesla (108 Tesla), y en algunos casos puede alcanzar los 100 mil millones de Tesla (1011 T, 1015 Gauss). Estos campos magnéticos extremadamente fuertes se llaman estrellas de neutrones. magnetares". La intensidad del campo geomagnético natural en la superficie terrestre es de aproximadamente 3,5×10-5 T cerca del ecuador y de aproximadamente 7×10-5 T cerca de los polos.
Se estima que por cada diez explosiones de supernova, una se convertirá en un magnetar en lugar de una estrella de neutrones o un púlsar ordinario. Antes de que evolucionen hasta convertirse en supernovas, necesitan tener un campo magnético fuerte y una alta velocidad de rotación para tener la oportunidad de evolucionar hasta convertirse en magnetares. Algunas personas creen que el campo magnético de un magnetar puede generarse por la convección de material caliente del núcleo en los primeros diez segundos aproximadamente después del nacimiento de la estrella de neutrones, como un motor.
Si hay una alta velocidad de rotación (con un período de unos 10 milisegundos) durante el fenómeno de convección, la corriente generada es suficiente para extenderse por todo el cuerpo celeste, lo que es suficiente para convertir su energía de rotación en su campo magnético. Por el contrario, si la velocidad de rotación del cuerpo celeste es lenta, la corriente generada por la convección del material del núcleo interno no es suficiente para extenderse por todo el cuerpo celeste y solo fluye en un área local.
Vida útil corta
La capa exterior de un magnetar contiene plasma y elementos pesados, principalmente hierro. Durante el período de generación de tensión, el cuerpo celeste puede experimentar un "terremoto estelar". Los astrónomos llaman a estos cuerpos celestes "fuentes recurrentes de rayos gamma suaves".
Si se considera un magnetar como una "fuente recurrente de rayos gamma suaves", su vida útil es bastante corta. Los "starquakes" liberan una gran cantidad de materia y energía. La materia queda atrapada en su propio campo magnético fuerte y luego se evapora en cuestión de minutos. Otra materia que puede liberarse en forma de radiación tiene su energía cinética proveniente del momento angular. el cuerpo celeste, lo que hace que la rotación del magnetar se ralentice más rápido que otras estrellas de neutrones. La desaceleración de la rotación debilitará también su fuerte campo magnético. Cuando los "sismos estelares" del magnetar cesen unos 10.000 años después, los astrónomos seguirán emitiendo rayos X durante este período. Después de unos 10.000 años, su actividad casi cesó. Los "terremotos estelares" son un tipo de destrucción instantánea a gran escala, algunos de los cuales han sido registrados directamente por personas, como el SGR 1806-20 el 27 de diciembre de 2004. Con la creciente precisión de los telescopios astronómicos, se espera que las personas sean capaz de registrar más fenómenos similares en el futuro. Hay una nueva solución al misterio de la desaparición del campo magnético marciano: el impacto planetario es el culpable
Según informes de medios extranjeros, ¿cómo desapareció el campo magnético marciano? Jafar al-Khani-Hamed de la Universidad de Toronto en Canadá presentó recientemente una nueva perspectiva sobre este tema. Alkani-Hamed cree que un asteroide más grande que una vez orbitó cerca de Marte y luego chocó con él fue la verdadera causa de la desaparición del campo magnético de Marte.
Hace 4 mil millones de años, el recién formado Marte también tenía un campo magnético, y su intensidad era muy cercana al campo magnético de la Tierra. Sin embargo, el campo magnético marciano desapareció misteriosamente después de un corto período de tiempo.
Entre las diversas opiniones que explican la desaparición del campo magnético marciano, la más importante es que a medida que el núcleo marciano se enfría, la convección del metal líquido se debilita gradualmente, llevando finalmente a la desaparición del campo magnético. .
Para descubrir el secreto de la desaparición del campo magnético de Marte, Alkani-Hamed y sus colegas diseñaron un nuevo modelo informático. Creen que para explicar por qué desaparece el campo magnético, primero debemos descubrir cómo aparece.
Científicos canadienses afirmaron que la fuerza que impulsa el flujo de metal en el núcleo líquido de Marte no procedía del interior de Marte, sino de un gran asteroide capturado por el joven Marte.
Según los cálculos de Alkani-Hamed y otros, bajo la influencia combinada del Sol y Júpiter, el asteroide pudo haber volado alrededor de Marte a lo largo de una órbita estable. La distancia entre los dos es de unos 100.000 kilómetros. Sin embargo, bajo la influencia de la gravedad de Marte, el asteroide comenzó a acercarse gradualmente a Marte. Cuando la distancia entre ambos se acerca a los 50.000 a 75.000 kilómetros, la fuerza gravitacional generada por el asteroide es suficiente para romper el equilibrio original dentro del núcleo marciano e inducir el movimiento de los flujos metálicos en él, generando así un campo magnético. El proceso por el cual los asteroides inducen un campo magnético en Marte duró entre 5.000 y 15.000 años.
Después de eso, los asteroides continuaron acercándose a Marte y mantuvieron el campo magnético de este último durante millones de años. Alkani-Hamed cree que si el asteroide gira en la misma dirección que Marte, o si gira en dirección opuesta alrededor de Marte, el campo magnético marciano podría mantenerse durante un período de tiempo más largo.
Finalmente, bajo la influencia de la gravedad de Marte, el asteroide se rompió y una gran cantidad de fragmentos cayeron hacia Marte y dieron lugar a unos enormes cráteres.
A medida que el asteroide se desintegró, el campo magnético marciano también desapareció (para ser precisos, debería debilitarse a una centésima parte de su tamaño original): el fenómeno de convección original dentro del núcleo marciano era demasiado débil, no. suficiente para crear un fuerte campo magnético.
La desaparición del campo magnético también puede jugar un papel muy importante en el proceso de cambio climático en Marte. Según las estimaciones de los científicos, después de la desaparición del campo magnético, el clima de Marte cambió gradualmente de cálido y húmedo a frío y seco.
Hay una nueva solución al misterio de la desaparición del campo magnético marciano: el núcleo de Marte se derritió
Científicos suizos concluyeron mediante experimentos de simulación en laboratorio que el campo magnético marciano desapareció Hace cientos de millones de años. Pronto se restaurará nuevamente. Según un informe de la revista New Scientist, los científicos han descubierto que el derretimiento de parte del núcleo de Marte es el principal culpable de la desaparición del campo magnético de Marte.
Un equipo de investigación suizo dirigido por Andrew Stuart del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich ha reproducido con éxito la presión y la temperatura en partes del núcleo marciano mediante experimentos de simulación. En este experimento de simulación, los científicos utilizaron una cámara sellada con diamantes llena con una mezcla de hierro, níquel y azufre, y su presión se ajustó a 40 MPa. A través de experimentos, los investigadores descubrieron con éxito que cuando la temperatura del núcleo marciano alcanza los 1.500 grados Kelvin, la mezcla en la cabina sellada debería estar en estado líquido. Sin embargo, la capa exterior del núcleo se solidificará. Por supuesto, el fenómeno anterior sólo ocurrirá cuando el contenido de azufre en el núcleo marciano no supere el 10,6. Los científicos dicen que esto podría explicar por qué desapareció el campo magnético de Marte, y también podría explicar por qué el campo magnético de la Tierra todavía existe hoy. Los científicos creen que la razón por la que el campo magnético de la Tierra todavía existe hoy en día es porque el interior del núcleo de la Tierra es sólido. La fricción entre la capa interna del núcleo sólido y la capa externa que contiene una gran cantidad de hierro fundido genera el campo magnético de la Tierra. Su principio de funcionamiento es similar al de un generador de corriente continua.
Los científicos dicen que si la parte fundida del núcleo de Marte puede recristalizarse en una forma sólida, el campo magnético marciano perdido hace mucho tiempo reaparecerá.