* Magnetósfera artificial, aunque Usted no lo crea *

***Muy buen Sábado para todos.
Mientras el Sol reposa plácidamente, no dejamos de hablar de él.
Noticia actual e interesante;

Por primera vez, los satélites y detectores terrestres han visto como el planeta envía un zarcillo de plasma para combatir las explosiones de materia solar cargado. El descubrimiento confirma una teoría de larga data sobre el entorno magnético de la Tierra y nos ofrece una manera de hacer un seguimiento de las defensas del planeta.
*Ha cambiado nuestra forma de pensar acerca de cómo funciona el sistema*, dice Joe Borovsky en el Instituto de Ciencias Espaciales en Boulder, Colorado, quien no participó en la investigación.
La Tierra siempre está rodeada por una burbuja de magnetismo llamada magnetosfera, que nos protege de la mayor parte del viento solar, una corriente de partículas de alta energía que fluyen constantemente desde el Sol.
Pero a veces, las líneas del campo magnético del Sol pueden enlazar directamente con las de la Tierra en un proceso llamado reconexión magnética que abre grietas en la magnetosfera. Las partículas cargadas pueden fluir a lo largo de estas líneas en la atmósfera de la Tierra, dando lugar a auroras deslumbrantes , así como las tormentas geomagnéticas que pueden causar estragos en los sistemas de navegación y redes eléctricas.



El gas en la atmósfera superior de la Tierra es ionizado por la luz ultravioleta del Sol, y el plasma resultante queda atrapado por los campos magnéticos en un anillo con forma de rosquilla alrededor del planeta. Las observaciones anteriores de esta plasmásfera mostraron que los penachos a veces surgen de esta región.
La teoría había sugerido que un extra-fuerte campo eléctrico del Sol puede extraer el plasma lejos de la plasmásfera durante la reconexión, lo que provoca un penacho. Si este penacho alcanza el límite entre lo terrenal y los campos magnéticos solares, se crearía una zona de amortiguamiento del material denso. Esto haría más difícil que las líneas de campo magnético se encuentren y se despierte la reconexión.
Pero mientras que las mediciones basadas en tierra pueden ver una nube de formación, su resolución no es lo suficientemente buena como para saber con certeza si el material alcanza el límite magnético.

Brian Walsh del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y sus colegas, han asegurado que en enero de 2013, sensores GPS sobre el terreno monitorearon los electrones en la atmósfera superior y vieron un zarcillo de una mayor densidad de electrones que se encrespaba a gran distancia desde el Polo Norte, lo que indica que una nube de plasma viraba hacia el Sol.
Al mismo tiempo, tres naves THEMIS de la NASA que están diseñadas para estudiar las tormentas solares, cruzaron a través de la frontera magnética durante el evento. La nave experimentó un aumento de 100 veces el número de electrones en la frontera, lo que probablemente se produjo por el penacho.
*Por primera vez, hemos sido capaces de controlar todo el ciclo de este plasma que se extiende desde la atmósfera hasta el límite entre el campo magnético de la Tierra y el Sol*, dice Walsh. *Se llega a ese límite y ayuda a protegernos, manteniendo estas tormentas solares lejos de estrellarse contra nosotros*.
No todas las tormentas solares generan una nube de plasma, lo que significa que las observaciones terrestres seguirán siendo de vital importancia para la comprensión del fenómeno.
¿Cuándo la Tierra decide protegernos? Al validar esta herramienta, ahora somos capaces de darnos cuenta de eso.



Si un día la magnetósfera dejara de funcionar, no les quepa duda que los científicos tendrían alternativas. Es una pesadilla que atormenta al sistema de control mundial y las opciones han sido muchas. Algunas, allá en el espacio para detener las tormentas de radiación, de esas prefiero no hablar sin las pruebas del caso, así que les dejo un resúmen a manera de extracto, de lo que científicos japoneses presentaron en el año 2008, como para que no dejen de sorprenderse cada vez que la realidad se parezca más a la ficción;

Viabilidad de la generación de un campo magnético artificial con una red en anillo de superconductores.
Osamu Motojima y Nagato Yanagi =Recibido 23 de mayo 2008=

El campo magnético terrestre protege a la Tierra de una gran parte de la radiación entrante y por tanto, ha jugado un papel clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra. Mediciones paleomagnéticas tienen muestras de que el campo geomagnético se somete a muchas reversiones de polaridad. Continuas observaciones de la intensidad del campo han revelado un debilitamiento de aproximadamente 10% sobre los últimos 150 años. Si asumimos que esta tendencia indica el inicio de la inversión de la polaridad del campo geomagnético, en particular el componente del dipolo, puede debilitarse lo suficiente durante los próximos mil años para exponer a la atmósfera y el espacio cercano al aumento significativo de los niveles de la radiación cósmica y solar. Esto puede tener un grave impacto en la infraestructura vital, como satélites, redes de tráfico aéreo, y la electricidad, así como en los cambios climáticos globales, lo que indica que las medidas se deben tomar para mejor en un intento de apoyar la protección limitada que se brinda por los campos multipolares de orden superior que queden y de la atmósfera. Se trata de una serie de anillos superconductores que cubran todo el planeta y que pueden proporcionar una magnetósfera artificial equivalente al 10% de la natural, algo necesario hoy en día para evitar los efectos adversos. Un sistema viable consta de 12 anillos superconductores de alta temperatura latitudinal, cada uno con 6,4 MA actual con un modesto 1 GW de potencia requerida.



La estructura y blindaje magnético de la Tierra está protegida de la exposición directa a las partículas cósmicas de alta energía por la magnetosfera, que está formada por la interacción entre el campo geomagnético y el viento solar. Simulaciones MHD han resuelto la estructura de la magnetosfera en detalle. El límite de la magnetosfera se produce en el lugar donde la presión magnética es equilibrada por la presión del plasma del viento solar. Bajo el actual campo geomagnético, el límite de la magnetosfera se produce en aproximadamente a unos 63,800 kilometros. Por lo tanto, si el campo geomagnético se debilita, el límite efectivo de la magnetosfera se desplazará más cerca de la Tierra. Aunque los componentes no-dipolo =es decir, componentes de cuadrupolo y multipolos más altos= del campo geomagnético pueden persistir en una cierta magnitud, sólo el componente de dipolo es considerado aquí como un primer análisis. Como la estructura de la magnetosfera se determina por el comportamiento MHD, la estructura se mantiene a medida que el campo geomagnético se debilita, acompañado por un acortamiento en longitudes espaciales. Por ejemplo, si el componente de dipolo se debilita un10% de la magnitud actual, el límite de la magnetosfera se encuentra aproximadamente a 4,6 R E =29,600 kilometros=, que corresponde a una altitud de 23.200 kilometros desde el nivel del mar. Como esta altura está dentro de la órbita geoestacionaria =35.800 kilometros= de los satélites, un gran número de satélites presentes estarán en riesgo sustancial de daño por la radiación de viento solar. El límite llega a la órbita terrestre baja =1400 km= si el campo geomagnético se reduce a aproximadamente el 0,2% de la magnitud actual . Además el debilitamiento del campo geomagnético expone progresivamente a otras embarcaciones al daño por radiación por ejemplo, la Estación Espacial Internacional. El límite alcanzará el nivel del mar en el 0,1%, lo que resulta en la irradiación directa de la atmósfera, lo que podría causar cambios climáticos globales.

Basado en el análisis anterior, para crear un campo geomagnético artificial mayor que 0,2% se requerirá la fuerza actual para mover el límite de la magnetosfera a mayor altitud que la órbita baja de la tierra de los satélites. También es necesario, sin embargo, considerar la eficacia de la protección magnética para las partículas de alta energía que entran en la magnetosfera. Para este análisis, las órbitas de protones se pueden rastrear mediante la integración de la ecuación de movimiento para una sola partícula. La masa de protones de alta energía es corregida por el efecto relativista. El campo eléctrico se determina por la mayor velocidad del plasma del viento solar.
La intensidad de la penetración de los protones a la superficie de la Tierra =colisión ignorada con la atmósfera= en función del campo magnético terrestre con respecto a presentar las energías de protones =E= de 10 y 100 MeV. El número de partículas que llegan a la superficie de la Tierra se ha calculado para protones de energías de 10 MeV y 100 como una función de la fuerza relativa del campo geomagnético. Tenga en cuenta que colisiones con la atmósfera no se consideran en este cálculo ya que nuestra preocupación es más con las intensidades de protones a gran altitud para aviones =no a nivel del mar=, así como con el posible calentamiento de la atmósfera superior. En el caso de que el campo geomagnético se debilite lo suficiente como para poner en peligro la vida y infraestructura, puede ser posible desplegar una serie latitudinal de anillos superconductores para aumentar el campo geomagnético.



Se discute la viabilidad de tal medida aquí teniendo en cuenta tanto la tecnología actual y potencial de las tecnologías futuras que se esperaban con
el progreso de los superconductores, e imanes superconductores asociados con la fusión e investigación de distribución de energía. Mediante el uso de la tecnología actual, los superconductores se instalarían en un aislamiento térmico con uun tubo de metal de capas múltiples con refrigeración haciendo pasar un refrigerante líquido a través de un canal central. Dichos cables ya se han desarrollado y se están utilizando de forma fiable para la superconductores de sistema de autobuses de línea con un dispositivo helicoidal grande . Nueve estaciones de líneas individuales se han fabricado, con un total longitud aproximada de 500 m. Las líneas de autobuses LHD fueron desarrolladas a mediados de 1990 y han sido operados de manera estable durante 10 años. Este tipo de investigación fomenta la atención de una red de anillo superconductor que cubra todo el planeta para la mejora del campo geomagnético. Por una serie de anillos latitudinales, la longitud máxima del cable estaría cerca de la circunferencia de la Tierra =40.000 kilometros=, y la energía magnética almacenada para un solo cable sería de 2,8 × 10 6 GJ. Si la tensión máxima se limita a 20 kV, la operación nominal actual de 6,4 MA requeriría 50 días y 640 MW de energía eléctrica para lograrlo. Si la carga de calor en la zona del cable se limita a menos de 1 Wm -1 , =el mismo que para HTS prototipo de cables de transmisión de energía= la energía eléctrica total requerida para la refrigeración será aproximadamente de 400 MW.

Por lo tanto, una planta de energía con 1 GW de potencia eléctrica sería suficiente para hacer funcionar el cable más largo de la serie. Para producir la intensidad del campo magnético requerido, sería necesario construir 12 tales anillos a intervalos uniformes . Se puede esperar que esta configuración produzca un campo geomagnético artificial equivalente al 10% de la intensidad del campo presente. No se espera que el campo magnético artificial pueda afectar significativamente a la evolución del auto-sostenimiento del dínamo en el núcleo de la Tierra. Esto se puede verificar mediante el modelado del natural campo geomagnético. Para un núcleo de modelado como una región cilíndrica con radio interior de 1.220 km, el radio exterior debe ser de 3480 km y la altura de 1.200 km, la densidad de corriente uniforme, y la corriente total de 3.34 GA , el campo magnético poloidal natural en el centro es de aproximadamente 100 veces más grande =en promedio con la presente fuerza= que el generado por los anillos superconductores =5000 nT=. El gran campo magnético toroidal de la dinamo de la Tierra no se considera. Por lo tanto, parece que el campo artificial tendrá una influencia menor sobre el comportamiento de la Tierra dínamo, aunque el efecto de un campo magnético de polarización en el proceso de dinamo debe ser totalmente analizado mediante simulación numérica, lo que podría abrir un nuevo estudio en el futuro. Durante la inversión del campo geomagnético natural, que puede tardar miles de años para completarse, la amplitud y la polaridad de la corriente de funcionamiento en el anillo superconductor debe ser minuciosamente sintonizado de manera que el campo geomagnético en general se convierte en más efectiva para el blindaje.



Debido a la pérdida de su campo magnético, Marte tiene una sustancialmente más delgada atmósfera en la actualidad en comparación con la Tierra, que se considera que ha contribuido a la desertificación de ese planeta. Si pensamos en una situación tal que ocurra alguna vez en el futuro lejano también en la Tierra =perdiendo campo geomagnético durante un tiempo más largo debido a algún fallo de inversión de polaridad=, podemos considerar que el campo geomagnético artificial tendrá que ser activado incluso durante un tiempo más largo. Podemos pensar en la renovación de los anillos superconductores uno a uno después de un largo período de funcionamiento. El campo magnético finito generada por un anillo superconductor de 6,4 MA requeriría unos 2,6 km de zona de seguridad adyacente al cable para asegurar que el límite de exposición pública de 5 G no sea superado. Las rutas para el tendido de los cables por lo tanto deben ser elegidos cuidadosamente para evitar las ciudades y áreas residenciales. Para cruzar los cables en el suelo, se pueden instalar escudos magnéticos alrededor de los cables a nivel local. También podemos considerar otra opción de tener un mayor número de anillos para generar la misma fuerza de campo geomagnético con corriente reducida en cada anillo.




Por ejemplo, si hacemos uso de anillos de 1200, la corriente de 64 kA en cada anillo =el mismo que para las estaciones de líneas= darían el límite de 5 G en 26 m. Aunque el poder de refrigeración es mucho más grande requerido para todo el sistema, esto podría aliviar significativamente los problemas relacionados con la mejora del campo magnético alrededor de los cables. Dichos cables se harán más factibles si se encuentran nuevos materiales superconductores con altas temperaturas críticas en el futuro. Nosotros también podemos utilizar estos cables superconductores como líneas de transmisión de alta potencia en un solo sentido adecuados para su integración en una red eléctrica global. También sirven como un superconductor magnético de almacenamiento de energía del sistema. El enfoque de generar un escudo geomagnético artificial también es aplicable a la Luna y otros planetas como Marte, donde no hay atmósfera o es delgada, y apoyar el establecimiento de bases de habitabilidad, en caso de necesidad.
En conclusión, una serie de anillos superconductores que cubran todo el planeta se considera como un medio de generar un campo geomagnético artificial, que puede llegar a ser necesario si el campo geomagnético se debilita en asociación con la inversión de polaridad. Para mantener un campo magnético equivalente a 10% de la fuerza de hoy en día, que es eficaz para proteger a la Tierra de alta energía radiación, un conjunto de 12 anillos que llevan una corriente máxima de 6,4 MA se calcula como necesario. Gracias a la tecnología HTS, se considera que tal proyecto es factible, con un modesto costo.

Si en el 2008 pensaban en ésta solución...
¿No habrán ya otras en curso sin que nos lo hayan contado?.

Gilgamesh***