Los físicos describen el campo eléctrico del Sol


A medida que Parker Solar Probe se acerca al Sol, aprendemos cosas nuevas sobre nuestra estrella casera.
En un nuevo estudio, físicos dirigidos por la Universidad de Iowa informan las primeras mediciones definitivas del campo eléctrico del Sol y cómo el campo eléctrico interactúa con el viento solar, la corriente de flujo rápido de partículas cargadas que pueden afectar las actividades en la Tierra, desde satélites a telecomunicaciones.

Los físicos de la Universidad de Iowa han obtenido nuevos conocimientos sobre el campo eléctrico del sol. Los investigadores midieron los electrones que fluyen desde el Sol, un componente principal del viento solar, para determinar el límite de energía entre los electrones que escapan de las garras del Sol y los que no lo hacen. Crédito: Laboratorio Jasper Halekas, Universidad de Iowa

Los físicos calcularon la distribución de electrones dentro del campo eléctrico del Sol, una hazaña posible gracias al hecho de que la sonda solar Parker se lanzó a 0,1 unidades astronómicas (AU), o apenas a 9 millones de millas, del Sol, más cerca que cualquier nave espacial. se acercó. A partir de la distribución de los electrones, los físicos pudieron discernir el tamaño, la amplitud y el alcance del campo eléctrico del Sol con mayor claridad que antes.

“El punto clave que quisiera hacer es que no se pueden hacer estas mediciones lejos del Sol. Solo se pueden hacer cuando se está cerca”, dice Jasper Halekas, profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de Iowa y director del estudio. Autor correspondiente. “Es como tratar de entender una cascada mirando el río a una milla río abajo. Las mediciones que hicimos a 0.1 AU, en realidad estamos en la cascada. El viento solar todavía se acelera en ese punto. Es realmente un ambiente increíble para estar en.”

El campo eléctrico del Sol surge de la interacción de protones y electrones generados cuando los átomos de hidrógeno se separan en el intenso calor generado por la fusión en las profundidades del Sol. En este entorno, los electrones, con masas 1.800 veces menores que la de los protones, son expulsados ​​hacia afuera, menos constreñidos por la gravedad que sus hermanos protones de mayor peso. Pero los protones, con su carga positiva, ejercen cierto control, controlando algunos electrones debido a las conocidas fuerzas de atracción de las partículas con carga opuesta.

“Los electrones están tratando de escapar, pero los protones están tratando de hacerlos retroceder. Y ese es el campo eléctrico”, dice Halekas, co-investigador del instrumento Solar Wind Electrons, Alphas y Protons a bordo de la Parker Solar Probe, de la NASA. -Misión dirigida que se lanzó en agosto de 2018. “Si no hubiera un campo eléctrico, todos los electrones se precipitarían y desaparecerían. Pero el campo eléctrico lo mantiene todo junto como un flujo homogéneo”.

Ahora, imagine el campo eléctrico del Sol como un cuenco inmenso y los electrones como canicas rodando por los lados a diferentes velocidades. Algunos de los electrones, o canicas en esta metáfora, son lo suficientemente rápidos como para cruzar el borde del cuenco, mientras que otros no aceleran lo suficiente y eventualmente ruedan hacia la base del cuenco.

“Estamos midiendo los que regresan y no los que no regresan”, dice Halekas. “Básicamente, existe un límite de energía entre los que escapan del cuenco y los que no, que se puede medir. Dado que estamos lo suficientemente cerca del Sol, podemos realizar mediciones precisas de la distribución de electrones antes de que ocurran las colisiones. más allá que distorsionan el límite y oscurecen la huella del campo eléctrico “.

A partir de esas mediciones, los físicos pueden aprender más sobre el viento solar, el chorro de plasma de un millón de millas por hora del Sol que baña la Tierra y otros planetas del sistema solar. Lo que encontraron es que el campo eléctrico del Sol ejerce cierta influencia sobre el viento solar, pero menos de lo que se pensaba.

“Ahora podemos poner un número de cuánta aceleración es proporcionada por el campo eléctrico del Sol”, dice Halekas. “Parece que es una pequeña parte del total. No es lo principal lo que impulsa al viento solar. Eso apunta a otros mecanismos que podrían estar dando al viento solar la mayor parte de su impulso”.

El artículo, “El déficit de electrones hacia el Sol: una señal reveladora del potencial eléctrico del Sol”, se publicó en línea el 14 de julio en The Astrophysical Journal.

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