Folha de corrente heliosférica - Heliospheric current sheet
A folha atual heliosférica é a superfície no Sistema Solar onde a polaridade da Sun 's campo magnético muda de norte a sul. Este campo se estende por todo o plano equatorial do Sol na heliosfera . A forma da folha atual resulta da influência do campo magnético giratório do Sol sobre o plasma no meio interplanetário ( vento solar ). Uma pequena corrente elétrica flui dentro da folha, cerca de 10-10 A / m 2 . A espessura da lâmina atual é de cerca de 10.000 km perto da órbita da Terra.
O campo magnético subjacente é chamado de campo magnético interplanetário e a corrente elétrica resultante faz parte do circuito de corrente heliosférica. A folha de corrente heliosférica também é às vezes chamada de folha de corrente interplanetária .
Características
Forma de saia de bailarina
À medida que o Sol gira, seu campo magnético se transforma em uma espiral arquimediana , conforme se estende pelo sistema solar. Este fenômeno é freqüentemente chamado de espiral de Parker , em homenagem ao trabalho de Eugene Parker que previu a estrutura do campo magnético interplanetário. A natureza espiral do campo magnético heliosférico foi observada anteriormente por Hannes Alfvén , com base na estrutura das caudas dos cometas.
A influência desse campo magnético em forma de espiral no meio interplanetário ( vento solar ) cria a maior estrutura do Sistema Solar, a camada de corrente heliosférica. O campo magnético espiral de Parker foi dividido em dois por uma folha atual , um modelo matemático desenvolvido pela primeira vez no início dos anos 1970 por Schatten. Ele se deforma em forma de espiral ondulada que foi comparada a uma saia de bailarina . A ondulação da folha atual é devido ao ângulo de inclinação do eixo do dipolo do campo magnético em relação ao eixo de rotação solar e às variações de um campo de dipolo ideal.
Ao contrário da forma familiar do campo de uma barra magnética , o campo estendido do Sol é torcido em uma espiral aritmética pela influência magneto - hidrodinâmica do vento solar . O vento solar viaja para fora do Sol a uma taxa de 200-800km / s, mas um jato individual de vento solar de uma feição particular na superfície do Sol gira com a rotação solar , criando um padrão espiral no espaço. Ao contrário do jato de um sprinkler, o vento solar está ligado ao campo magnético por efeitos MHD , de modo que as linhas do campo magnético são ligadas ao material no jato e assumem uma forma de espiral aritmética. A causa do formato da espiral da bailarina às vezes é chamada de "efeito aspersor de jardim" ou "efeito mangueira de jardim", porque é comparada a um aspersor de gramado com bico que se move para cima e para baixo enquanto gira. O fluxo de água representa o vento solar.
A forma espiral de Parker do vento solar muda a forma do campo magnético do Sol no Sistema Solar externo : além de cerca de 10-20 unidades astronômicas do Sol, o campo magnético é quase toroidal (apontado ao redor do equador do Sol) em vez de poloidal (apontado do pólo Norte para o Sul, como em uma barra magnética) ou radial (apontado para fora ou para dentro, como seria de esperar do fluxo do vento solar se o Sol não estivesse girando). A forma espiral também amplia muito a força do campo magnético solar no Sistema Solar externo.
A espiral de Parker pode ser responsável pela rotação solar diferencial , na qual os pólos do Sol giram mais lentamente (cerca de um período de rotação de 35 dias) do que o equador (cerca de um período de rotação de 27 dias). O vento solar é guiado pelo campo magnético do Sol e, portanto, emana amplamente das regiões polares do Sol; a forma espiral induzida do campo causa um torque de arrasto nos pólos devido à força de tensão magnética .
Durante o máximo solar, todo o campo magnético do Sol se inverte, alternando assim a polaridade do campo a cada ciclo solar .
Campo magnético
A folha de corrente heliosférica gira junto com o Sol por um período de cerca de 25 dias, durante os quais os picos e vales da saia passam pela magnetosfera da Terra, interagindo com ela. Perto da superfície do Sol, o campo magnético produzido pela corrente elétrica radial na folha é da ordem de5 × 10 -6 T .
O campo magnético na superfície do Sol é sobre 10 -4 T . Se a forma do campo fosse um dipolo magnético , a força diminuiria com o cubo da distância, resultando em cerca de10 −11 T na órbita da Terra. A folha de corrente heliosférica resulta em componentes multipolares de ordem superior, de modo que o campo magnético real na Terra devido ao Sol é 100 vezes maior.
Corrente elétrica
A corrente elétrica na folha de corrente heliosférica tem um componente radial (direcionado para dentro), bem como um componente azimutal , o circuito radial sendo fechado por correntes externas alinhadas com o campo magnético do Sol nas regiões polares solares. A corrente radial no circuito é da ordem de3 × 10 9 amperes . Em comparação com outras correntes elétricas astrofísicas, as correntes de Birkeland que fornecem a aurora da Terra são cerca de mil vezes mais fracas, com um milhão de amperes. A densidade máxima de corrente na folha é da ordem de10 −10 A / m 2 (10 −4 A / km 2 ).
História
A folha de corrente heliosférica foi descoberta por John M. Wilcox e Norman F. Ness , que publicou sua descoberta em 1965. Hannes Alfvén e Per Carlqvist especulam sobre a existência de uma folha de corrente galáctica , uma contraparte da folha de corrente heliosférica, com uma estimativa corrente galáctica de 10 17 a 10 19 amperes, que pode fluir no plano de simetria da galáxia.