Hoja de corrientes heliosféricas

A medida que el Sol rota, su campo magnético se retuerce formando una espiral de Arquímedes al extenderse por el Sistema Solar. Este fenómeno se conoce comúnmente como la espiral de Parker , en honor al trabajo de Eugene Parker ^{[ 6 ]} que predijo la estructura del campo magnético interplanetario. La naturaleza espiral del campo magnético heliosférico ya había sido observada anteriormente por Hannes Alfvén ^{[ 7 ]} , basándose en la estructura de las colas de los cometas.

La influencia de este campo magnético en espiral sobre el medio interplanetario ( viento solar ) crea la estructura más grande del Sistema Solar, la lámina de corriente heliosférica. El campo magnético espiral de Parker se dividió en dos por una lámina de corriente , ^{[ 8 ]} un modelo matemático desarrollado por primera vez a principios de la década de 1970 por Schatten. Se deforma en una forma espiral ondulada que se ha comparado con la falda de una bailarina . ^{[ 9 ] [ 10 ]} La ondulación de la lámina de corriente se debe al ángulo de inclinación del eje dipolar del campo magnético con respecto al eje de rotación solar y a las variaciones de un campo dipolar ideal. ^{[ 11 ]}

A diferencia de la forma familiar del campo de un imán de barra , el campo extendido del Sol se retuerce en una espiral aritmética debido a la influencia magnetohidrodinámica del viento solar . El viento solar viaja hacia afuera del Sol a una velocidad de 200–800 km/s, pero un chorro individual de viento solar proveniente de una característica particular en la superficie del Sol rota con la rotación solar , creando un patrón espiral en el espacio. La causa de esta forma espiral de bailarina se ha denominado a veces "efecto aspersor de jardín" o "efecto manguera de jardín" ^{[ 12 ] [ 13 ]} porque se asemeja a un aspersor de césped con una boquilla que se mueve hacia arriba y hacia abajo mientras gira; el chorro de agua representa el viento solar. Sin embargo, a diferencia del chorro de un aspersor, el viento solar está ligado al campo magnético por efectos MHD , de modo que las líneas de campo magnético están ligadas al material en el chorro y adoptan una forma de espiral aritmética.

La forma espiral de Parker del viento solar modifica la forma del campo magnético del Sol en el sistema solar exterior : a una distancia de entre 10 y 20 unidades astronómicas del Sol, el campo magnético es casi toroidal (orientado alrededor del ecuador solar) en lugar de poloidal (orientado del polo norte al polo sur, como en un imán de barra) o radial (orientado hacia afuera o hacia adentro, como cabría esperar del flujo del viento solar si el Sol no rotara). La forma espiral también amplifica considerablemente la intensidad del campo magnético solar en el sistema solar exterior.

La espiral de Parker podría ser la responsable de la rotación solar diferencial , en la que los polos del Sol giran más lentamente (con un período de rotación de aproximadamente 35 días) que el ecuador (con un período de rotación de aproximadamente 27 días). El viento solar es guiado por el campo magnético del Sol y, por lo tanto, emana principalmente de las regiones polares del Sol; la forma espiral inducida del campo provoca un par de torsión de arrastre en los polos debido a la fuerza de tensión magnética .

Durante el máximo solar, todo el campo magnético del Sol se invierte, alternando así la polaridad del campo en cada ciclo solar . ^{[ 14 ]}

La capa de corriente heliosférica rota junto con el Sol con un período de aproximadamente 25 días, durante el cual los picos y valles de la falda pasan a través de la magnetosfera terrestre, interactuando con ella. Cerca de la superficie del Sol, el campo magnético producido por la corriente eléctrica radial en la capa es del orden de5 × 10 ⁻⁶  T . ^{[ 2 ]}

El campo magnético en la superficie del Sol es aproximadamente10 ⁻⁴ T  . Si la forma del campo fuera un dipolo magnético , la intensidad disminuiría con el cubo de la distancia, resultando en aproximadamente10 ⁻¹¹ T  en la órbita terrestre. La capa de corriente heliosférica produce componentes multipolares de orden superior, de modo que el campo magnético real en la Tierra debido al Sol es 100 veces mayor.

La corriente eléctrica en la lámina de corriente heliosférica tiene un componente radial (dirigido hacia adentro) y un componente azimutal , cerrándose el circuito radial mediante corrientes hacia afuera alineadas con el campo magnético del Sol en las regiones polares solares. La corriente radial en el circuito es del orden de3 × 10 ⁹ amperios  . ^{[ 2 ]} En comparación con otras corrientes eléctricas astrofísicas, las corrientes de Birkeland que alimentan la aurora terrestre son aproximadamente mil veces más débiles, con un millón de amperios. La densidad de corriente máxima en la lámina es del orden de10 ⁻¹⁰  A/m ² (10 ⁻⁴  A/km ² ).