Resumen
Se trata de los campos magnéticos planetarios, partiendo de la definición del campo magnético con todas sus referencias. Se plantean las siguientes inquietudes: ¿cómo se origina?, ¿ha evolucionado ese campo magnético en cada uno de los planetas?, ¿cuándo "nacieron" los planetas, ya lo tenían y luego lo perdieron?, ¿cómo se logró saber que existe un campo magnético?, importancia de un campo magnético planetario, caso del Campo Magnético de la Tierra, investigaciones sobre una grieta del campo magnético terrestre. Se aborda el tema desde el punto de vista didáctico (en especial para los alumnos de 
año de ciclo diversificado) y de manera divulgativa.
Palabras clave: Astronomía, ciencia, investigación, docencia
Campo magnético
El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor que se desplaza a una velocidad 
sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente igualdad.
Donde F es la fuerza, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético. (Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto vectorial tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B). El módulo de la fuerza resultante será
Campo magnético terrestre
El campo magnético terrestre presente en la Tierra no es equivalente a un dipolo magnético con el polo S magnético próximo al Polo Norte geográfico y con el polo N de campo magnético cerca del Polo Sur geográfico, sino más bien presenta otro tipo especial de magnetismo. Es un fenómeno natural originado por los movimientos de metales líquidos en el núcleo del planeta y está presente en la Tierra y en otros cuerpos celestes como el Sol.
Se extiende desde el núcleo atenuándose progresivamente en el espacio exterior (sin límite), con efectos electromagnéticos conocidos en la magnetosfera que nos protege del viento solar, pero que además permite fenómenos muy diversos como la orientación de las rocas en las dorsales oceánicas, la magnetorrecepción de algunos animales y la orientación de las personas mediante brújulas.
El Polo Sur Magnético se encuentra a 1800 kilómetros del Polo Norte Geográfico. En consecuencia, una brújula no apunta exactamente hacia el Norte geográfico; la diferencia, medida en grados, se denomina declinación magnética. La declinación magnética depende del lugar de observación.
Inmensas grietas en el escudo magnético de nuestro planeta
Las cinco sondas espaciales THEMIS, de la NASA, han descubierto una grieta en el campo magnético de la Tierra que es diez veces más grande de lo que anteriormente se pensaba posible. El viento solar puede fluir a través de esta abertura y "cargar" la magnetósfera para que desencadene poderosas tormentas geomagnéticas. Sin embargo, la grieta en sí misma no es la sorpresa más grande. Los investigadores están aún más asombrados por la extraña e inesperada manera en que se ha formado, lo cual da por tierra ideas sobre la física espacial que se han conservado durante mucho tiempo.
"En un principio, no lo creía", dijo el científico del proyecto THEMIS, David Sibeck, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales. "Este hallazgo altera radicalmente nuestro entendimiento de las interacciones que tienen lugar entre el viento solar y la magnetósfera".
La magnetósfera es una "burbuja" magnética que rodea a la Tierra y que nos protege del viento solar. La exploración de esta burbuja es uno de los objetivos clave de la misión THEMIS, la cual fue lanzada en el mes de febrero de 2007. El gran descubrimiento se produjo el 3 de junio de 2007, cuando de manera accidental las cinco sondas pasaron a través de la grieta, justo cuando ésta se estaba abriendo. Sensores ubicados en las sondas registraron un torrente de partículas de viento solar que se dirigía hacia el interior de la magnetósfera, lo cual indica que se trata de un evento de magnitud e importancia inesperadas.
"La abertura era enorme —cuatro veces más amplia que la Tierra misma", dijo el físico espacial Wenhui Li, de la Universidad de New Hampshire. Jimmy Raeder, colega de Li, y también de New Hampshire, dijo, "1027 partículas por segundo fluían hacia el interior de la magnetósfera —eso es un 1 seguido de 27 ceros. Este tipo de influjo es de un orden de magnitud mayor de lo que creíamos posible".
El evento comenzó con escasa advertencia cuando una gran ráfaga de viento solar arrojó un manojo de campos magnéticos desde el Sol hasta la Tierra. Como un pulpo que enreda sus tentáculos alrededor de una almeja, los campos magnéticos solares se distribuyeron alrededor de la magnetósfera hasta provocar la grieta. La falla se produjo por medio de un proceso conocido como "re conexión magnética". Muy por encima de los polos de la Tierra, campos magnéticos solares y terrestres se acoplan (se reconectan) y forman conductos de flujo para el viento solar. Los conductos sobre el Ártico y la Antártida rápidamente se expandieron; en pocos minutos cubrieron el Ecuador de la Tierra, creando de esta manera la grieta magnética más grande jamás registrada por una sonda espacial en órbita alrededor de la Tierra.
El tamaño de la grieta sorprendió a los investigadores. "Hemos visto cosas como esta anteriormente", dijo Raeder, "pero nunca en una escala tan grande. Toda la parte de día de la magnetósfera estaba abierta para el viento solar".
Las circunstancias fueron aún más sorprendentes. Los físicos espaciales han creído durante mucho tiempo que los agujeros en la magnetósfera de la Tierra se crean únicamente como respuesta a campos magnéticos solares que apuntan hacia el Sur. Sin embargo, la gran grieta de junio de 2007 se creó como respuesta a un campo magnético solar que apuntaba hacia el Norte.
"Para alguien inexperto, esto puede sonar como algo sin importancia pero, para un físico del espacio, es de alcances sísmicos", dijo Sibeck. "Cuando comento esto a mis colegas, la mayoría reacciona con escepticismo, como si estuviese tratando de convencerlos de que el Sol sale por el Oeste".
Es por ello que no lo creen: el viento solar presiona la magnetósfera de la Tierra casi directamente por encima del Ecuador, en donde el campo magnético de nuestro planeta apunta hacia el Norte. Suponga entonces que un paquete de magnetismo solar se precipita, y que apunta también hacia el Norte. Los dos campos deberían de reforzarse mutuamente, fortaleciendo las defensas del campo magnético terrestre y cerrando la puerta de entrada al viento solar. En el lenguaje de la física del espacio, un campo magnético solar que apunta hacia el Norte se conoce como un "IMF del Norte" —Northern Interplanetary Magnetic Field o Campo Magnético Interplanetario del Norte, en idioma español— y es sinónimo de ¡escudos arriba!
"Así, imagine nuestra sorpresa cuando al llegar un IMF del Norte, los escudos bajaron en lugar de subir", dijo Sibeck. "Esto le da un giro completo a nuestro entendimiento de las cosas".
De hecho, los eventos "IMF del Norte" en verdad no desencadenan tormentas geomagnéticas, comenta Raeder; sin embargo, sí establecen el escenario propicio para las tormentas a través de la saturación de la magnetósfera con plasma. Una magnetósfera cargada promueve auroras, interrupciones eléctricas y otras perturbaciones que pueden aparecer cuando, por ejemplo, una CME (Coronal Mass Ejection o Eyección de Masa Coronal, en idioma español) llega a la Tierra.
Los próximos años pueden ser especialmente agitados. Raeder explica: "Estamos entrando al Ciclo Solar 24. Por razones que no se comprenden del todo, las CME que tienen lugar en ciclos con numeración par (como 24) tienden a impactar contra la Tierra con una vertiente magnética dominante hacia el Norte. Dicha CME debería de producir una grieta y cargar a la magnetósfera con plasma justo antes de que la tormenta se desarrolle. Es la secuencia perfecta para un evento realmente grande".
Sibeck asiente. "Esto podría dar como resultado tormentas geomagnéticas más fuertes que las que hemos visto durante muchos años.
El campo magnético de Mercurio está "vivo"
El campo magnético de Mercurio está "vivo". Respiraderos volcánicos rodean la gigantesca Cuenca Caloris del planeta.
Estos son sólo algunos de los nuevos descubrimientos de la nave espacial MESSENGER (Mensajero) de la NASA, la cual sobrevoló Mercurio el 14 enero de 2008. Los resultados están descriptos en una serie de 11 artículos publicados en un número especial de la revista Science, el 4 de julio.
Uno de los resultados más emocionantes publicados en Science está relacionado con el campo magnético de Mercurio. Hasta que Mariner 10 descubrió el campo magnético de Mercurio en los años '70, la Tierra era el único planeta terrestre que se sabía tenía un campo magnético global. El magnetismo de la Tierra es generado por su agitado núcleo caliente de hierro líquido a través de un mecanismo conocido como dínamo magnético. Los investigadores están desconcertados por el campo magnético de Mercurio ya que se supone que su núcleo de hierro se ha enfriado hace mucho tiempo y que ha dejado de generar magnetismo. Algunos científicos han propuesto que el campo puede ser un vestigio del pasado, congelado en la corteza exterior del planeta.
Los datos proporcionados por MESSENGER sugieren otra cosa: el campo de Mercurio parece ser generado por una dínamo activa en el núcleo del planeta. No es un vestigio.
"Las mediciones llevadas a cabo por MESSENGER indican que, al igual que en la Tierra, el campo magnético de Mercurio es básicamente dipolar, lo cual significa que tiene un polo magnético norte y uno sur", dice Brian Anderson, autor principal de la investigación, en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (APL, por su sigla en idioma inglés), en Laurel, Maryland. "El hecho de que sea dipolar, y de que no hayamos encontrado anomalías a longitudes de onda más cortas, lo que significaría parches de corteza magnética, respalda la idea de que estamos viendo una dínamo moderna. Estamos ansiosos por el próximo vuelo de inspección que se realizará en octubre y también por el año que la nave estará en órbita para ver si éste es el caso en todo el planeta y confirmar que el campo proviene del núcleo".
El núcleo de Mercurio compone el 60% de su masa, lo cual es al menos dos veces más grande que en cualquier otro planeta. El enfriamiento de este gigantesco núcleo ha llevado a una notable contracción del planeta, revelándose así en forma de "arrugas" parecidas a precipicos, que se conocen como lóbulos escarpados. Sean Salomon, quien es el principal investigador de MESSENGER, en el Instituto Carnegie de Washington, explica:
"Los accidentes geográficos tectónicos preponderantes en Mercurio son lóbulos escarpados, enormes acantilados que marcan la cumbre de fallas de la corteza que se formaron durante la contracción del área que la rodea. Ellos relatan la importancia que ha tenido el enfriamiento del núcleo para la evolución de la superficie. Después del final del período de fuertes bombardeos, el enfriamento del núcleo del planeta no sólo alimenta a la dínamo magnética sino que también llevó a la contracción del planeta entero. Y los datos del vuelo de inspección indican que la contracción total es al menos un tercio mayor de lo que pensamos previamente".
El vuelo de investigación también realizó las primeras observaciones de partículas cargadas en la incomparable exosfera de Mercurio. La exosfera es una atmósfera ultra delgada donde las moléculas están tan separadas que es más fácil que choquen contra la superficie que entre ellas. El material en la exosfera proviene principalmente de la propia superficie de Mercurio, golpeada por la radiación, por el viento solar y por la vaporización de meteoroides.
"La nave MESSENGER pudo observar la exosfera de Mercurio en tres áreas —el lado del día, la línea del día y la noche, o terminador, y su cola de sodio de 40.000 km (25.000 millas)", dice el autor Bill McClintock, de la Universidad de Colorado. "Los átomos de hidrógeno, helio, sodio potasio y calcio han sido vistos en la exosfera y es casi seguro que muchos otros elementos existen allí. Estos átomos son acelerados lejos de Mercurio por acción de la presión de la radiación solar y forman una larga cola de átomos que fluye lejos del Sol. Pero sus abundancias difieren dependiendo de si es de día o de noche, de los efectos del campo magnético y del viento solar y, posiblemente, de la latitud".
"La exosfera de Mercurio es increíblemente activa", se maravilla.
Otra importante sorpresa científica tiene que ver con la magnetosfera de Mercurio —la burbuja de magnetismo que rodea al planeta. Thomas Zurbuchen, de la Universidad de Michigan, explica: "La magnetosfera de Mercurio está llena de muchos tipos de partículas cargadas, tanto atómicas como moleculares. Lo que en algún sentido es una 'nebulosa de plasma de Mercurio' es mucho más rica en complejidad y estructura que el toro de plasma de Io, en el sistema de Júpiter". La composición de la nebulosa no corresponde a la del viento solar, lo cual lleva a los investigadores a la conclusión de "que ese material proviene de la superficie del planeta. Esta observación significa que este vuelo de reconocimiento consiguió dar la primera mirada a la composición de la superficie".
"Cuando se mira al planeta en el cielo, luce como un simple punto de luz", comentó Ralph McNutt, científico del Proyecto MESSENGER del APL. "Pero cuando se experimenta un acercamiento a Mercurio a través de todos los 'sentidos' de la nave MESSENGER, viéndolo en diferentes longitudes de onda, sintiendo sus propiedades magnéticas y tocando todos los rasgos de sus superficie y sus partículas energéticas, se percibe un sistema complejo y no sólo una bola de roca y metal".
"Es notable que esta rica base de datos provino de dos días de obtención de imágenes, sólo 30 minutos de muestreo de la magnetosfera y de la exosfera del planeta y menos de diez minutos de realización de altimetría y recopilación de otros datos cerca del momento de mayor acercamiento", agrega Solomon. "El vuelo de reconocimiento de la nave MESSENGER fue un gran éxito".
Venus
La atmósfera de Venus es increíblemente densa e imposibilita cualquier observación directa de la superficie del planeta; imponentes conglomerados nubosos, visibles en el ultravioleta, atraviesan los cielos venusianos a alta velocidad dando una vuelta completa al planeta en sentido longitudinal en apenas 4 días. En la alta atmósfera las masas de gas ascendente alcanzan fácilmente los 350 km/h, mientras que en la proximidad de la superficie los vientos no alcanzan más de 4,5 km/h en gran parte debido a la mayor presión.
La atmósfera venusiana es atravesada por ocasionales fenómenos eléctricos de energía notable.
La presencia de una atmósfera densa y de vientos particularmente fuertes hace que la temperatura sobre la superficie sea de aproximadamente 710-740 K en todo punto del planeta, también en el hemisferio nocturno. Tales valores de temperatura son absolutamente mayores que los registrados en Mercurio, que está a la mitad de la distancia de Venus del Sol. La presión atmosférica en la superficie alcanza el valor de 90 atmósferas (hPa 90 000), haciendo la exploración del planeta a nivel del suelo con pruebas automáticas extremadamente difícil. Las sondas Venera, que fueron las primeras en aterrizar con éxito en la superficie del venusiana, fueron diseñadas como batiscafos y no obstante apenas sobrevivieron un par de horas a las condiciones atmosféricas hostiles del planeta.
Venus carece de campo magnético significativo. La razón de esta ausencia no es conocida, pero está probablemente relacionada con la rotación del planeta o la falta de convección en el manto. Venus tiene solamente una magnetosfera inducida formada por el campo magnético solar transportado en el viento solar. Este proceso consiste en el hecho de que el campo magnético tropieza con un obstáculo, en este caso Venus. La magnetosfera de Venus tiene al menos una onda de choque y una magnetopausa.
El punto subsolar de la onda de choque se encuentra a 1900 km (0.3 Rv, donde Rv es el radio de Venus) por encima de la superficie de Venus. Esta distancia ha sido medida en 2007 en un momento de actividad solar mínima. En momentos de máxima actividad solar esta distancia puede ser mayor. La magnetopausa se encuentra a una altitud de 300 km. El límite superior de la ionosfera (ionopausa) está aproximadamente a 250 km de altitud. Entre la magnetopausa y la ionopausa existe una barrera magnética que impide al plasma solar penetrar en profundidad en la atmósfera del planeta, al menos durante los períodos de actividad solar baja. El campo magnético en la barrera alcanza los 40 nT. Esta zona alcanza un diámetro superior a diez radios del planeta. Es la parte más activa de la magnetosfera venusiana. La energía de los electrones y los iones en esta región es cercana a los 100 ev y 1000 ev respectivamente.
Debido a la falta de un campo magnético en Venus, el viento solar penetra a bastante profundidad en la exosfera del planeta y causa una sustancial pérdida de elementos de la atmósfera. Actualmente los iones que principalmente tienden a ser perdidos son O+, H+ y He+. La proporción de hidrógeno con respecto a la pérdida de oxígeno es cercana a 2, indicando una pérdida continuada de agua.
Marte
Micromagnetos marcianos
La causa por la existencia de vida en el antiguo Marte se ve hoy mejor que nunca, luego que científicos anunciaron que han descubierto cristales magnéticos dentro de un meteorito marciano — cristales que, aquí en la Tierra, son producidos únicamente por formas de vida microscópicas.
El compuesto magnético, llamado magnetita ó Fe3O4, es bastante común en nuestro planeta. La magnetita, producida comercialmente, está presente, por ejemplo, en las cintas caseras de audio y video. Pero solamente algunos tipos de bacterias terrestres, que son capaces de ensamblar los cristales átomo por átomo, producen estructuras magnéticas, y que son químicamente puras y libres de defectos.
Los científicos que estudian al meteorito de Allan Hills, una
roca de 4 mil millones de años de edad proveniente de Marte y que aterrizó
en la Antártica hace unos 13,000 años, encontraron justamente
este tipo de cristales en el interior de esta roca del espacio.
"Encontrar este tipo de cristal magnético en un material de otro planeta es un hallazgo asombroso e importante," dijo el Dr. Dennis Bazylinski, un geobiólogo de la Universidad Estatal de Iowa. Bazylinski dirige uno de los pocos laboratorios capaces de cultivar esta clase de bacterias productoras de magnetita, que son comunes en muchos ambientes de agua dulce y marinos en la Tierra.
"No estamos diciendo que esto sea una prueba de la existencia de vida en el planeta Marte," dijo el Dr. Everett Gibson, astrobiólogo del Centro Johnson de Vuelos Espaciales de la NASA en Houston, Texas, que también participó en el estudio.
"Lo que argumentamos, es que estas magnetitas (las del meteorito) son indistinguibles de ciertas magnetitas biogénicas (es decir, producidas biológicamente) en la Tierra. Y lo que es más aun, no conocemos ningún otro mecanismo para producirlas, ni aquí en la Tierra ni tampoco en Marte," dijo Gibson.
Los científicos creen que estos cristales viajaron desde Marte en el meteorito, y que no fueron producidos ya estando en la Tierra, por bacterias que contaminaron el meteorito después de que éste llegara a la Antártica.
"Esta era una preocupación real — que (los cristales de magnetita) pudieran ser contaminación terrestre," dijo Gibson. Pero varios hechos apoyan la hipótesis de un origen marciano, incluyendo el hecho de que los cristales estén embebidos muy profundamente en el carbonato del meteorito; además de la predilección de las bacterias productoras de magnetita por los ambientes de poco oxígeno, lo que hace que sea poco probable que tales bacterias hayan vivido en el lugar donde el meteorito fué encontrado.
"Lo hemos examinado cuidadosamente y nos hemos convencido de que la magnetita tiene que venir de Marte," dijo Gibson. "Nadie (en la comunidad científica) lo está cuestionando."
Este meteorito — llamado meteorito de Allan Hills por la capa de hielo donde
fue hallado — es el mismo que causó un alboroto en 1996, al entregar
la primera evidencia potencial de vida de tipo bacteriano en Marte. Estos cristales
de magnetita fueron una de las cuatro líneas de evidencia que apoyaron
el anuncio del '96. Pero, poco se sabía entonces sobre las características
de la magnetita de origen bacteriano.
"En aquél momento, solamente sabíamos que existían pequeñísimos cristales de magnetita hechos por bacterias, y no sabíamos mucho acerca de éstas," dijo Gibson. "Ahora los hemos estudiado en detalle (los cristales), y sabemos que aquellos hechos por bacterias tienen las mismas propiedades (que los del meteorito)."
Los cristales hechos por bacterias productoras de magnetita son químicamente puros y libres de defectos en su estructura cristalina. Son ligeramente alargados en uno de los ejes cristalinos, y varían en tamaño desde los 35 a los 120 nanómetros (un nanómetro es una mil-millonésima de metro). Muestran además un patrón particular en sus facetas — como un diamante cortado. Estas propiedades son tan poco comunes, que sólo han sido vistas en cristales de magnetita producidos por procesos biológicos.
Los investigadores descubrieron que cerca de un cuarto de los cristales de magnetita en el meteorito tienen exactamente estas mismas propiedades. Se cree que los otros tres cuartos se formaron geológicamente, dijeron los investigadores.
Las bacterias son capaces de crear cristales tan precisos porque son capaces de manejar la construcción del cristal a nivel atómico.
"Las magnetitas son construidas átomo por átomo dentro de la bacteria. Las bacterias forman una ligera membrana alrededor del cristal que controla el crecimiento de la magnetita, y después bombean átomos de hierro dentro de la membrana y forman los cristales (que consisten de átomos de hierro y oxígeno). Controlando cuidadosamente el crecimiento del cristal con la membrana la bacteria evita que el cristal crezca en una dirección, permitiéndole crecer en la otra" dijo Gibson.
La dirección en la cual las bacterias alargan los cristales maximiza la capacidad magnética de la magnetita. Las bacterias, que pertenecen en su mayoría al género Magnetospirillum, alinean luego varios de estos cristales para que actúen en conjunto como una aguja magnética, que permite a las bacterias alinearse con el campo magnético de la Tierra.
¿Y para qué querría una bacteria alinearse con el campo magnético de la Tierra?
Pues sucede que este comportamiento puede ayudar a un microbio acuático a encontrar agua con el nivel exacto de oxígeno que requiere para sobrevivir. Generalmente, las distintas concentraciones de oxígeno en un cuerpo de agua, se encuentran ordenadas en capas horizontales, como los pisos de un edificio. El campo magnético terrestre, además de orientarse hacia el polo, también tiene un ángulo vertical con el suelo. Estas líneas del campo magnético proveen de una especie de "manilla" de ascensor que ayuda a las bacterias a deslizarse y encontrar los "pisos del edificio", de una forma más eficiente que si lo hicieran a ciegas.
Pero, tal compás interno no le serviría a una bacteria marciana a menos que Marte tuviera un campo magnético natural como el de la Tierra.
"Cuando escribimos el artículo original en el '96, se creía que Marte nunca había tenido campo magnético propiamente tal," dijo Gibson. "Pero luego el Explorador Global de Marte (Mars Global Surveyor) detectó un fuerte magnetismo remanente en algunas de las rocas de la superficie marciana. … Por lo que es claro que en sus comienzos, Marte tuvo un fuerte campo magnético, y que es por esas fechas cuando creemos que se formaron estas magnetitas: hace unos 3.9 mil millones de años.
En contraste, la vida más temprana que ha podido ser documentada en la Tierra data de entre 3.6 y 3.7 mil millones de años atrás, dijo Gibson. Ambos planetas se formaron al mismo tiempo, hace unos 4.5 mil millones de años.
"Ahora estamos tratando de responder la pregunta de si bacterias (que producen magnetita) pudieron haber vivido en Marte," dijo Bazylinski. "Y hemos encontrado ciertos aspectos de su metabolismo que sugieren que podrían haber sido capaces de hacerlo."
Júpiter
Júpiter es el quinto planeta del Sistema Solar. Forma parte de los denominados planetas exteriores o gaseosos. Recibe su nombre del dios romano Júpiter (Zeus en la mitología griega).
Se trata del planeta que ofrece un mayor brillo a lo largo del año dependiendo de su fase. Es, además, después del Sol, el mayor cuerpo celeste del Sistema Solar, con una masa casi dos veces y media la de los demás planetas juntos (con una masa 318 veces mayor que la de la Tierra y 3 veces mayor que la de Saturno).
Júpiter es un cuerpo masivo gaseoso, formado principalmente por hidrógeno y helio, carente de una superficie interior definida. Entre los detalles atmosféricos se destacan la Gran mancha roja, un enorme anticiclón situado en las latitudes tropicales del hemisferio sur, la estructura de nubes en bandas y zonas, y la fuerte dinámica de vientos zonales con velocidades de hasta 140 m/s (504 km/h). Se piensa que puede ser una "Estrella fallida" debido a sus grandes cantidades de hidrógeno y helio
Júpiter tiene una magnetosfera extensa formada por un campo magnético de gran intensidad. El campo magnético de Júpiter podría verse desde la Tierra ocupando un espacio equivalente al de la Luna llena a pesar de estar mucho más lejos. El campo magnético de Júpiter es de hecho la estructura de mayor tamaño en el Sistema Solar. Las partículas cargadas son recogidas por el campo magnético joviano y conducidas hacia las regiones polares donde producen impresionantes auroras. Por otro lado las partículas expulsadas por los volcanes del satélite Ío forman un toroide de rotación en el que el campo magnético atrapa material adicional que es conducido a través de las líneas de campo sobre la atmósfera superior del planeta.
Se piensa que el origen de la magnetosfera se debe a que en el interior profundo de Júpiter, el hidrógeno se comporta como un metal debido a la altísima presión. Los metales son, por supuesto, excelentes conductores de electrones, y la rotación del planeta produce corrientes, las cuales a su vez producen un extenso campo magnético.
Las sondas Pioneer confirmaron la existencia del campo magnético joviano y su intensidad, más de 10 veces superior al terrestre conteniendo más de 20.000 veces la energía asociada al campo terrestre. Los Pioneer descubrieron que la onda de choque de la magnetosfera joviana se extiende a 26 millones de kilómetros del planeta, con la cola magnética extendiéndose más allá de la órbita de Saturno.
Las variaciones del viento solar originan rápidas variaciones en tamaño de la magnetosfera. Este aspecto fue estudiado por las sondas Voyager. También se descubrió que átomos cargados eran expulsados de la magnetosfera joviana con gran intensidad y eran capaces de alcanzar la órbita de la Tierra. También se encontraron corrientes eléctricas fluyendo de Júpiter a algunos de sus satélites, particularmente Ío y también en menor medida Europa.
Saturno
El interior del planeta es semejante al de Júpiter, con un núcleo sólido en el interior. Sobre él se extiende una extensa capa de hidrógeno líquido y sólido (debido a los efectos de las elevadas presiones y temperaturas). Los 30.000 km exteriores del planeta están formados por una extensa atmósfera de hidrógeno y helio. El interior del planeta contiene probablemente un núcleo formado por materiales helados acumulados en la formación temprana del planeta y que se encuentran en estado líquido en las condiciones de presión y temperatura cercanas al núcleo. Éste se encuentra a temperaturas en torno a 12.000 K (aproximadamente el doble de la temperatura de la superficie del Sol). Por otro lado, y al igual que Júpiter y Neptuno, Saturno irradia más calor al exterior del que recibe del Sol. Una parte de esta energía está producida por una lenta contracción del planeta que libera la energía potencial gravitacional producida en la compresión. Este mecanismo se denomina mecanismo de Kelvin-Helmholtz. El calor extra generado se produce en una separación de fases entre el hidrógeno y el helio relativamente homogéneos que se están diferenciando desde la formación del planeta liberando energía gravitatoria en forma de calor.
El campo magnético de Saturno es mucho más débil que el de Júpiter, y su magnetosfera es una tercera parte de la de Júpiter. La magnetosfera de Saturno consta de un conjunto de cinturones de radiación toroidales en los que están atrapados electrones y núcleos atómicos. Los cinturones se extienden unos 2 millones de kilómetros desde el centro de Saturno, e incluso más, en dirección contraria al Sol, aunque el tamaño de la magnetosfera varía dependiendo de la intensidad del viento solar (el flujo desde el Sol de las partículas cargadas). El viento solar y los satélites y anillos de Saturno suministran las partículas que están atrapadas en los cinturones de radiación. El periodo de rotación de 10 horas, 39 minutos y 25 segundos del interior de Saturno fue medido por el Voyager 1 mientras atravesaba la magnetosfera, que gira de forma sincrónica con el interior de Saturno. La magnetosfera interactúa con la ionosfera, la capa superior de la atmósfera de Saturno, causando emisiones aurorales de radiación ultravioleta; recientes estudios muestran que en el polo norte del planeta existe en vez de un anillo de varias auroras menores cómo en Júpiter ó la Tierra una única gran aurora de forma anillada.
Rodeando la órbita de Titán, y extendiéndose hasta la órbita de Rea, se encuentra una enorme nube toroidal de átomos de hidrógeno neutro. Un disco de plasma, compuesto de hidrógeno y posiblemente de iones oxígeno, se extiende desde fuera de la órbita de Tetis hasta casi la de Titán. El plasma gira en sincronía casi perfecta con el campo magnético de Saturno.
Urano
Urano es el séptimo planeta del Sistema Solar, el tercero en tamaño, y el cuarto más masivo. Toma nombre del dios griego de los cielos Urano, padre de Crono (Saturno). Aunque es detectable a simple vista en el cielo nocturno, no fue catalogado como planeta por los astrónomos de la antigüedad debido a su escasa luminosidad. Sir William Herschel anunció su descubrimiento el 13 de marzo de 1781, ampliando las fronteras conocidas del Sistema Solar hasta entonces por primera vez en la historia moderna. Urano es también el primer planeta descubierto por medio de un telescopio.
La principal característica de Urano es la inclinación de su eje de rotación de casi noventa grados con respecto a su órbita; la inclinación no sólo se limita al mismo planeta, sino también a sus anillos, satélites y campo magnético. Urano posee además la superficie más uniforme de todos los planetas del Sistema Solar, con su característico color verde-azulado, producido por la combinación de gases presentes en su atmósfera, y tiene un sistema de anillos que no se pueden observar a simple vista. Además posee un anillo azul, una auténtica rareza planetaria.
Urano es uno de los dos planetas del Sistema Solar que tiene un movimiento retrógrado, el otro es Venus.
El campo magnético de Urano es también anómalo en posición y características, ya que su eje no está centrado en el planeta sino desplazado e inclinado casi 60º grados con respecto al eje de rotación. Es posible que el campo magnético se origine en zonas no demasiado profundas del planeta, parece ser que Urano genera de algún modo magnetismo en el interior de su manto helado.
Muchas de las características de Urano, tales como la composición atmosférica y su campo magnético, las determinan las propiedades físicas y químicas de su manto de hielo. En particular, se considera que esta extensa capa de hielos que rodea al núcleo rocoso es la fuente del campo magnético detectado por la sonda Voyager 2 alrededor de Urano. La conductividad eléctrica de este manto helado es imprescindible para sostener el mecanismo planetario de generación del campo magnético.
Neptuno también tiene un campo magnético desplazado, por lo que es posible que el curioso eje magnético de Urano no esté ligado a las peculiaridades de su eje de rotación. Por lo demás, el campo magnético de Urano es bastante similar al de otros planetas gaseosos. Sin embargo está comprobado que tiene sus características especiales. El campo magnético de Urano es poco menos intenso que el terrestre, pero a diferencia de la Tierra, Urano no posee elementos metálicos en su interior, por esta razón, debe ser generado por otro tipo de material conductor.
El campo magnético de Urano atrapa partículas de carga eléctrica elevada -electrones y protones, principalmente- en cinturones de radiación que rodean el planeta. Todas estas partículas viajan una y otra vez a través de los polos magnéticos, emitiendo ondas de radio. La misión Voyager 2 detectó y grabó algunas de estas emisiones de radio, sin embargo son tan débiles que es imposible captarlas desde la Tierra
Neptuno
Neptuno es el octavo y último planeta del Sistema Solar. Forma parte de los denominados planetas exteriores o gigantes gaseosos, y es el primero que fue descubierto gracias a predicciones matemáticas. Su nombre proviene del dios romano Neptuno, divinidad de los mares.
Tras el descubrimiento de Urano, se observó que las órbitas de Urano, Saturno y Júpiter no se comportaban tal como predecían las leyes de Kepler y de Newton. Adams y Le Verrier, de forma independiente, calcularon la posición de un hipotético planeta, Neptuno, que finalmente fue encontrado por Galle, el 23 de septiembre de 1846, a menos de un grado de la posición calculada por Adams y Le Verrier. Más tarde se advirtió que Galileo ya había observado Neptuno en 1611, pero lo había confundido con una estrella.
Neptuno es un planeta dinámico, con manchas que recuerdan las tempestades de Júpiter. La más grande, la Gran Mancha Oscura, tenía un tamaño similar al de la Tierra, pero en 1994 desapareció y se ha formado otra. Los vientos más fuertes de cualquier planeta del Sistema Solar se encuentran en Neptuno.
Neptuno es un planeta azulado muy similar a Urano; es ligeramente más pequeño pero más denso.
El campo magnético de Neptuno, como el de Urano, está bastante inclinado, más de 50 grados respecto al eje de rotación y desplazado al menos 0,55 radios (unos 13.500 km) del centro físico. Comparando los campos magnéticos de los planetas, los investigadores piensan que la extrema orientación podría ser característica de los flujos en el interior del planeta y no el resultado de la inclinación del propio planeta o de cualquier posible inversión de los campos en ambos planetas.
Bibliografía
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http://www.nasa.gov/about/highlights/En_Espanol.html
Autor:
Br. David Wladimir Prato Amundaraín
UPEL-IPM
Maturín, Monagas
Venezuela
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Grupo de Estudiantes Investigadores en Astronomía y Física GEIAF
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR
INSTITUTO PEDAGÓGICO MATURÍN
SUBDIRECCION DE INVESTIGACION Y POSTGRADO
Núcleo de Invest. Para el Mejoram. En la Enseñanza de la Física