Los cinturones de Van Allen

En 1600, el médico de la reina Isabel I de Inglaterra, William Gilbert, publicó un pequeño tratado titulado “De magnete“, en el cual sugería, sobre la base de observaciones realizadas con la brújula, que la Tierra se comportaba como un imán.

En 1838, el gran matemático alemán Karl Friedrich Gauss demostró que este campo magnético debía originarse en el interior del planeta. Hoy se sabe que las corrientes eléctricas que circulan en el núcleo generan el campo magnético, en un proceso alimentado por la rotación del núcleo semilíquido de hierro y níquel. Así permite suponerlo el buen alineamiento entre el eje de rotación terrestre y el eje de simetría del campo magnético (con un desplazamiento de unos 12º).

El estudio de la magnetización residual de las antiguas formaciones rocosas y de los lechos oceánicos ha permitido establecer que el campo magnético no sólo ha variado en intensidad en el transcurso de las eras geológicas, sino que en repetidas ocasiones ha invertido su orientación, cambiando repentinamente el polo sur por el polo norte y viceversa.

Estas inversiones, que se han verificado a intervalos comprendidos entre 50.000 y 20 millones de años, son atribuibles a variaciones en el flujo de las corrientes eléctricas profundas producidas por complejjos fenómenos geofísicos.

Actualmente el campo se está debilitando y, si esta tendencia continuara, se reduciría a cero en un plazo de entre 4.000 y 5.000 años, pero tras este periodo invertiría una vez más su dirección.

Las auroras polares

Además de las variaciones a largo plazo, el campo magnético terrestre también presenta variaciones que duran unas pocas horas o varios días; en estos casos se habla de tormentas geomagnéticas.

Ya en 1759 el físico inglés John Canton observó que estas tormentas geomagnéticas van casi invariablemente acompañadas por un aumento de la intensidad de las auroras boreales, término acuñado en 1621 por el filósofo francés Pierre Gassendi para describir las singulares cortinas de luz coloreada que, a altitudes de entre 100 y 400 km, iluminan los cielos nocturnos de las regiones árticas.

En 1741, el astrónomo sueco Anders Celsius advirtió que las estrías luminosas de las auroras parecían coincidir con las líneas del campo magnético terrestre.

Hoy sabemos que, en efecto, estos maravillosos fenómenos son el resultado de una lluvia de electrones energéticos que, al caer en espiral en torno a las líneas del campo magnético, acaban por chocar con los átomos y las moléculas de la alta atmósfera. Las partículas del aire se vuelven entonces “fluorescentes” y liberan el exceso de energía en forma de luz. Los átomos de oxígeno excitados producen los colores verdes y rojizos, mientras que las moléculas de nitrógeno que han perdido un electrón producen la fluorescencia azul.

El descubrimiento de Van Allen

La intensidad del campo magnético terrestre es varios cientos de veces inferior a la del imágn en forma de herradura con el que juegan los niños, pero extiende su influencia a gran distancia en el espacio e interactúa con la corriente de partículas con carga eléctrica procedentes del Sol. Muchos de los primeros satélites artificiales tenían precisamente como misión medir los campos y partículas en el exterior de la atmósfera.

Cuando el 31 de enero de 1958 Estados Unidos lanzó su primer pequeño satélite artificial, el Explorer 1, los contadores de partículas montados a bordo por James A. Van Allen no revelaron nada extraño a baja altitud, pero a cotas superiores el recuento comenzó a disminuir hasta reducirse prácticamente a cero a 2.500 km de distancia.

El enigmático resultado fue confimado por el Explorer 3, lanzado el 26 de marzo de 1958 y por el satélite soviético Sputnik 3, puesto en órbita el 15 de mayo del mismo año.

Van Allen interpretó las mediciones no como la prueba de la ausencia de partículas, sino como una saturación de los contadores a causa de una corriente de partículas mucho más elevado que la prevista. Por esta razón, en el siguiente satélite, el Explorer 4, se montaron contadores capaces de soportar sobrecargas notables, y las medidas obtenidas a partir del 26 de julio de 1958 le dieron la razón.

Posteriormente, el lanzamiento de otros satélites convenientemente equipados permitió descubrir la existencia, en torno a la Tierra, de dos zonas en forma de rosquilla rebosantes de partículas con carga eléctrica atrapadas por el campo magnético, con máximos de concentración a 3.000 y 15.000 km de altitud.

La magnetosfera

Las observaciones de numerosos satélites han revelado que el campo magnético terrestre forma alrededor del planeta un gigantesco envoltorio protector (magnetosfera), en forma de lágrima alargada en dirección opuesta al Sol. En condiciones normales, el campo es suficientemente intenso para bloquear el viento solar a cerca de 10 radios terrestre de distancia.

El deslizamiento de las partículas y de los campos magnéticos de origen solar en torno a la magnetosfera genera una larguísima cola magnética, que se extiende por más de 200 radios terrestres “a sotavento”.

Las variaciones de la actividad solar y, en consecuencia, de la corriente de partículas aceleradas en el espacio-interplanetario, pueden distorsionar y estirar la cola magnética de la Tierra, produciendo como resultado un colapso magnético en los extremos de los cinturones de Van Allen.

Es en estas ocasiones cuando se manifiestan las tormentas geomagnéticas, mientras grandes cantidades de partículas cargadas se precipitan al mismo tiempo a lo largo de dos óvalos de varios cientos de kilómetros de espesor y varios miles de kilómetros de diámetro, con centro en los dos polos magnéticos norte y sur.

Un observador que viese por la noche, en la superficie del planeta, una pequeña porción de estos óvalos, se encontraría ante el fantasmagórico espectáculo de una aurora polar, llamada “boreal” en las regiones árticas y “austral” en las antárticas.

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