Plasmasfera

La plasmasfera , o magnetosfera interna , es una región de la magnetosfera terrestre compuesta por plasma de baja energía (frío) . Se encuentra por encima de la ionosfera . El límite exterior de la plasmasfera se conoce como plasmapausa , definida por una disminución de un orden de magnitud en la densidad del plasma. En 1963, el científico estadounidense Don Carpenter y el astrónomo soviético Konstantin Gringauz demostraron la existencia de la plasmasfera y la plasmapausa mediante el análisis de datos de ondas silbadoras de muy baja frecuencia (VLF) . Tradicionalmente, la plasmasfera se ha considerado un plasma frío bien comportado, cuyo movimiento de partículas está dominado por completo por el campo geomagnético y, por lo tanto, gira en la misma dirección que la Tierra.

El descubrimiento de la plasmasfera surgió del estudio científico de los silbidos , fenómenos naturales causados ​​por ondas de radio de muy baja frecuencia (VLF). Los operadores de radio escucharon los primeros silbidos en la década de 1890. ^{[ 1 ]} El científico británico Llewelyn Robert Owen Storey había demostrado la existencia de silbidos generados por rayos en su tesis doctoral de 1953. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Casi al mismo tiempo, Storey había postulado que la existencia de silbidos significaba que había plasma presente en la atmósfera terrestre y que este movía las ondas de radio en la misma dirección que las líneas del campo magnético terrestre . ^{[ 1 ] [ 2 ]} A partir de esto dedujo, pero no pudo probar de manera concluyente, la existencia de la plasmasfera. ^{[ 2 ]} En 1963, el científico estadounidense Don Carpenter y el astrónomo soviético Konstantin Gringauz —de forma independiente entre sí, y este último utilizando datos de la nave espacial Luna 2— probaron experimentalmente la existencia de la plasmasfera y la plasmapausa, basándose en el pensamiento de Storey. ^{[ 1 ]}

En 1965, Storey y el científico francés MP Aubry trabajaron en FR-1 , un satélite científico francés equipado con instrumentos para medir frecuencias VLF y la densidad electrónica local del plasma. Los estudios de Aubry y Storey sobre los datos de VLF y densidad electrónica de FR-1 corroboraron aún más sus modelos teóricos: las ondas VLF en la ionosfera pasaban ocasionalmente a través de una fina capa de plasma hacia la magnetosfera, perpendicular a la dirección del campo magnético terrestre. ^{[ 3 ] : 1181 [ 4 ]} A lo largo de la década de 1970, Storey continuó estudiando las ondas VLF utilizando datos recopilados por FR-1. ^{[ 2 ]} Los datos recibidos del receptor VLF en OV3-3 , lanzado el 4 de agosto de 1966, determinaron la ubicación de la plasmapausa. ^{[ 5 ]}

En 2014, las observaciones satelitales de la misión THEMIS mostraron que pueden formarse irregularidades de densidad como penachos o depresiones. ^{[ 6 ] [ 7 ]} También se ha demostrado que la plasmasfera no siempre corrota con la Tierra. El plasma de la magnetosfera tiene muchos niveles diferentes de temperatura y concentración. El plasma magnetosférico más frío se encuentra con mayor frecuencia en la plasmasfera. Sin embargo, el plasma de la plasmasfera puede detectarse en toda la magnetosfera porque es arrastrado por los campos eléctricos y magnéticos de la Tierra. Los datos recopilados por las sondas gemelas Van Allen muestran que la plasmasfera también limita que los electrones ultrarrelativistas de alta energía de origen cósmico y solar alcancen las órbitas terrestres bajas y la superficie del planeta. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

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  Imagen tomada por el satélite IMAGE que muestra la plasmasfera terrestre utilizando su instrumento de imágenes en el ultravioleta extremo (EUV).
• Visualización de los cinturones de radiación con partículas cargadas confinadas (azul y amarillo) y el límite de la plasmapausa (superficie azul verdosa).

• Cronología de la magnetosfera

• Carpenter, DL, Evidencia de Whistler de una 'rodilla' en el perfil de densidad de ionización magnetosférica, J. Geophys. Res., 68, 1675–1682, 1963.
• Nishida, A., Formación de plasmapausa, o rodilla de plasma magnetosférico, por acción combinada de convecciones magnetosféricas y escape de plasma de la cola, J. Geophys. Res., 71, 5669, 1966.
• Sandel, BR, et al., Observaciones de la estructura y dinámica de la plasmasfera mediante imágenes ultravioleta extrema, Space Sci. Rev., 109, 25, 2003.

• Sitio web de la NASA
• Descripción de la Universidad de Michigan
• Investigación de la Universidad de Alabama en Huntsville
• Descripción del Instituto de Investigación del Suroeste
• Cámara de imágenes ultravioleta extrema
• Imágenes EUV de la plasmasfera