física espacial

La física espacial , también conocida como física de plasmas espaciales , estudia los plasmas que se producen de forma natural en la atmósfera superior de la Tierra y en el resto del Sistema Solar . Incluye temas como la aeronomía , las auroras , las ionosferas y magnetosferas planetarias , los cinturones de radiación , el clima espacial , el viento solar , el Sol y, más recientemente, el medio interestelar .

La física espacial es tanto una ciencia pura como una ciencia aplicada , con aplicaciones en la transmisión de radio , operaciones de naves espaciales (en particular, satélites de comunicaciones y meteorológicos ) y en meteorología . Los procesos físicos importantes en la física espacial incluyen la reconexión magnética , las ondas de plasma y las inestabilidades de plasma . Se estudia utilizando mediciones directas in situ por cohetes sonda y naves espaciales, ^{[ 1 ]} detección remota indirecta de plasmas con radar (a través de métodos como la dispersión incoherente y la centelleación GPS ) y estudios teóricos utilizando modelos como la magnetohidrodinámica (teoría de fluidos) o la teoría cinética .

Entre los campos estrechamente relacionados se incluyen la física de plasmas , que estudia la física más fundamental, los plasmas de laboratorio y los plasmas de fusión; la física atmosférica y la química atmosférica , que investigan las capas superiores de la atmósfera terrestre; y los plasmas astrofísicos , que son plasmas naturales que se encuentran más allá del Sistema Solar.

El inicio de la física espacial puede atribuirse a las observaciones de auroras mucho antes de que se comprendiera la producción de tales fenómenos. Fuentes chinas describen posibles características similares a las auroras que datan del 2000 a. C., y varias fuentes griegas antiguas incluyen descripciones similares. ^{[ 2 ]} Una fuente griega notable, Jenófanes, escribió en el siglo VI a. C. sobre sus observaciones de auroras, describiéndolas como "acumulaciones móviles de nubes ardientes". La invención de la brújula por fuentes chinas, alrededor del siglo XI, muestra la primera indicación de un campo geomagnético global, pero la conexión no se estableció hasta más tarde. Durante el siglo XVI, en De Magnete , William Gilbert dio la primera descripción del campo magnético de la Tierra , mostrando que la Tierra misma es un gran imán, lo que explicaba por qué la aguja de una brújula apunta al norte. Las desviaciones de la declinación magnética de la aguja de la brújula se registraron en las cartas de navegación, y un estudio detallado de la declinación cerca de Londres realizado por el relojero George Graham dio como resultado el descubrimiento de fluctuaciones magnéticas irregulares que ahora llamamos tormentas magnéticas, nombre que le dio Alexander Von Humboldt . Gauss y William Weber realizaron mediciones muy cuidadosas del campo magnético terrestre que mostraron variaciones sistemáticas y fluctuaciones aleatorias. Esto sugirió que la Tierra no era un cuerpo aislado, sino que estaba influenciada por fuerzas externas, especialmente del Sol y la aparición de manchas solares . Anders Celsius y Olof Peter Hiorter notaron una relación entre las auroras individuales y las perturbaciones geomagnéticas que las acompañaban en 1747. En 1860, Elias Loomis (1811-1889) demostró que la mayor incidencia de auroras se observa dentro de un óvalo de 20 a 25 grados alrededor del polo magnético. En 1881, Hermann Fritz publicó un mapa de las "isocasmas" o líneas de campo magnético constante.

A finales de la década de 1870, Henri Becquerel ofreció la primera explicación física a las correlaciones estadísticas registradas: las manchas solares debían ser una fuente de protones rápidos, guiados hacia los polos por el campo magnético terrestre. A principios del siglo XX, estas ideas llevaron a Kristian Birkeland a construir una terrella , un dispositivo de laboratorio que simula el campo magnético terrestre en una cámara de vacío y que utiliza un tubo de rayos catódicos para simular las partículas energéticas que componen el viento solar. Así comenzó a formularse una teoría sobre la interacción entre el campo magnético terrestre y el viento solar.

La física espacial comenzó en serio con las primeras mediciones in situ a principios de la década de 1950, cuando un equipo liderado por Van Allen lanzó los primeros cohetes a una altura de alrededor de 110  km. Los contadores Geiger a bordo del segundo satélite soviético, Sputnik 2 , y del primer satélite estadounidense, Explorer 1 , detectaron los cinturones de radiación de la Tierra, ^{[ 3 ]} posteriormente denominados cinturones de Van Allen . El límite entre el campo magnético de la Tierra y el espacio interplanetario fue estudiado por Explorer 10. Futuras naves espaciales viajarían fuera de la órbita terrestre y estudiarían la composición y estructura del viento solar con mucho mayor detalle. Estas incluyen WIND (nave espacial) , (1994), Advanced Composition Explorer (ACE), Ulysses , Interstellar Boundary Explorer (IBEX) en 2008, y Parker Solar Probe . Otras naves espaciales estudiarían el sol, como STEREO y Solar and Heliospheric Observatory (SOHO).

• Efectos de los vuelos espaciales en el cuerpo humano
• Entorno espacial
• Ciencia espacial
• Ingravidez

• Kallenrode, May-Britt (2004). Física espacial: Introducción a los plasmas y partículas en la heliosfera y la magnetosfera . Springer. ISBN 978-3-540-20617-0.
• Gombosi, Tamas (1998). Física del entorno espacial . Nueva York: Cambridge University Press . ISBN 978-0-521-59264-2.

• Contenido multimedia relacionado con la física espacial en Wikimedia Commons.