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El campo geomagnético de la Tierra nos protege de la lluvia de electrones

Un estudio de simulación dirigido de la Universidad de Tohoku, destaca la importancia del campo geomagnético y de la fuerza del espejo de la ionosfera.

16 agosto 2023

Comprender la ionosfera de la atmósfera terrestre es relevante por sus efectos sobre los sistemas de comunicaciones, los satélites y otros elementos químicos cruciales, como la capa de ozono. Los investigadores conocen su importancia y por ello se ha publicado recientemente un estudio de simulación dirigido por el geofísico Yuto Katoh, de la Universidad de Tohoku, donde se aportan nuevos datos sobre la actividad de los electrones de alta energía, según publica la revista Earth, Planets and Space

"Nuestros resultados aclaran el inesperado papel del campo geomagnético que rodea la Tierra en la protección de la atmósfera frente a los electrones de alta energía", afirma Katoh. 

¿Qué es la ionosfera? 

La ionosfera es una amplia región situada entre unos 60 y más de 600 kilómetros por encima de la superficie terrestre. Contiene partículas cargadas eléctricamente que son una mezcla de iones y electrones libres generados por la interacción de la atmósfera con la radiación procedente del sol. 

Las regiones polares de la ionosfera están sometidas a un flujo especialmente constante y enérgico de electrones entrantes en un proceso denominado precipitación de electrones. Estos electrones "relativistas" se mueven a una velocidad cercana a la de la luz, donde los efectos de la teoría de la relatividad de Einstein se hacen cada vez más significativos. Chocan con las moléculas de gas y contribuyen a muchos fenómenos de la ionosfera, como las coloridas auroras. En estos procesos influyen mucho los efectos del campo geomagnético sobre las partículas cargadas. 

auroras boreales en NoruegaAuroras boreales en Noruega/ Vía: Visit Norway

El equipo de Tohoku, junto con compañeros de Alemania y otras instituciones de Japón, desarrollaron un sofisticado código de software que prestó especial atención a la simulación de los efectos de una "fuerza espejo" relativamente poco estudiada sobre la precipitación de electrones. Ésta se debe a la fuerza magnética que actúa sobre las partículas cargadas bajo la influencia del campo geomagnético. 

Las simulaciones demostraron cómo la fuerza espejo hace que los electrones relativistas reboten hacia arriba, en una medida que depende de los ángulos en los que llegan los electrones. Los efectos previstos implican que los electrones colisionan con otras partículas cargadas a mayor altura en la ionosfera de lo que se sospechaba hasta ahora. 

Como ejemplo de la importancia de este trabajo, Katoh ha comentado en un comunicado que: "Los electrones precipitantes que consiguen atravesar la fuerza del espejo pueden llegar a la atmósfera media y baja, contribuyendo a las reacciones químicas relacionadas con las variaciones en los niveles de ozono". La disminución de los niveles de ozono en los polos causada por la contaminación atmosférica reduce la protección que el ozono ofrece a los organismos vivos frente a la radiación ultravioleta. 

Katoh subraya que el avance teórico clave de la investigación consiste en revelar la sorprendente importancia del campo geomagnético y de la fuerza del espejo a la hora de proteger la baja atmósfera de los efectos de las actividades de precipitación de electrones, manteniéndolos más alejados. 

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