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Introducción para el Maestro a la Magnetósfera de la Tierra

Por David P. Stern, Emeritus, Goddard Space Flight Center

http://www.phy6.org/stargaze/Sstern.htm

Plática preparada en septiembre del 2004
para un taller de trabajo en la Universidad de New Hampshire,
para maestros de secundaria y preparatoria

           

    Este taller de trabajo se titula: Del Sol a la Tierra", por consiguiente, en esta charla se discutirán dos áreas principales:


    (1) ¿Qué exactamente es la Magnetosfera de la Tierra?, ¿Cuáles son sus interacciones con el sol y porqué esto debería ser de interés para los no-científicos?
  y:
    (2) De todo esto ¿qué se les debe enseñar a los estudiantes de secundaria y preparatoria?

(1) ¿Qué exactamente es la Magnetosfera de la Tierra?, ¿Cuáles son sus interacciones con el sol y porqué esto debería ser de interés para los no-científicos? y

(2) De todo esto ¿qué se les debe enseñar a los estudiantes de secundaria y preparatoria?

    Contestar la primera pregunta es relativamente fácil, pero la respuesta es larga, ya que es un área grande. No espere mucho más que sólo le brinde un bosquejo y una guía de donde encontrar más. Espero que encuentre el tiempo y la voluntad de seguir estas guías, porque los profesores necesitan una comprensión más profunda de lo que los estudiantes ven.

    Contestar la segunda pregunta es difícil. El plan de estudios de física en Preparatoria se limita generalmente a un año; así que aunque está muy sintetizada, todavía le falta mucho. Si usted agrega algún tema nuevo, otro tema existente puede terminar eliminado.

    Las ciencias de la tierra que a menudo se enseñan en la preparatoria pueden ser más acomodatorias, pero por supuesto los estudiantes saben poca física en esa etapa, e igual es para los grados anteriores.

    Algo de lo que voy a discutir está pensado para las clases regulares de secundaria y preparatoria en física y ciencias de la Tierra.

   Sin embargo, estos sitios tienen un uso adicional. La mayoría de las clases tendrán algunos estudiantes fuertemente motivados, que sientan que las clases son lentas y se aburran, y quieran continuar adelante -- pero por supuesto, el profesor no puede acelerar la clase a un ritmo en el cual la mayoría no se sienta cómoda. En su lugar, esos alumnos adelantados pueden ser enviados a explorar por sí mismos, áreas tales como los campos magnéticos en la Tierra y en espacio, y en un momento explicaré cómo.

    ¿Por qué se me pidió hablar con usted aquí? Porque he creado tres cursos muy extensos, que pueden ser posibles recursos para tales estudios.

Diapositiva 2: Página de Inicio de "La Exploración de la Magnetosfera de la Tierra"

    Soy un físico magnetoesférico jubilado, y la primera colección, totalmente no matemática, fue diseñada para introducir la física magnetoesférica a cualquier persona con bastante motivación y paciencia. Se titula:

"La Exploración de la Magnetosfera de la Tierra"

y contiene alrededor de 80 archivos ilustrados. Los estudiantes los tienen mucho aquí en donde puedan estudiar por ellos mismos, tal como un artículo titulado: "Secretos de la Aurora Polar", el cual es una discusión muy extensa sobre la aurora polar, aurora boreal o las "Luces Norteñas." O bien, "El Nacimiento de un Cinturón de Radiación", el cual describe un violento episodio del "tiempo en el espacio" que en cuestión de segundos agregó un nuevo cinturón de radiación alrededor de la Tierra (que a propósito causó la destrucción de un satélite). O bien pueden leer sobre electrones, iones y plasmas, estudiar su movimiento en campos magnéticos, investigar el origen de la aurora boreal… incluso hojear a través de una larga lista (75 artículos ahora) de preguntas de los usuarios con sus respuestas.


a 3: Página de Inicio de "El Gan Imán, la Tierra"

 

    Una segunda colección es "El Gran Imán, la Tierra"

    Se habla sobre el magnetismo de la tierra misma (también del Sol -- existe una conexión) y por lo tanto es útil para ser utilizada en la clase de Ciencias de la Tierra. Incluye una guía para los maestros de geología que podrían querer usarlo.

Diapositiva 4: Página de Inicio de "De Astrónomos a Astronaves"

    El tercer y más grande es "De Astrónomos a Astronaves"" un curso de astronomía básica con álgebra, mecánica newtoniana, física solar y vuelos espaciales. Ésta colección merece una plática separada, al menos, y puesto que toca la física terrestre-solar de forma periférica solamente, y sólo se me pidió hablar sobre la magnetosfera y el Sol, la dejaré fuera por ahora.

Diapositiva 5: La tierra actúa como un imán gigante

    La tierra actúa como un imán gigante, comportándose más o menos como si tuviera un imán potente en su centro. Tal como un imán tiene dos polos en donde es más fuerte la atracción, igual sucede con la Tierra; y sus dos polos magnéticos están cerca de los dos polos geográficos, el cual define el eje de rotación de la Tierra. "Cerca" significa unos a unos 1000 km. Las agujas de una brújula apuntan hacia estos polos, y fue por eso que se descubrió por primera vez el magnetismo de la Tierra -- probablemente en China, hace unos 1000 años.

    (Más tarde intentaré demostrar esto por medio de hacer flotar una aguja imantada en un plato de agua -- incluso en un plato Petri, en la parte superior de un proyector. Si lo haces así, toda la clase podrá ver. Deja caer la aguja muy suavemente, y por favor está listo a explicar porqué no se hunde -- algo que tiene que ver con la tensión de superficie del agua).

    Los chinos no sabían porqué la brújula apuntaba hacia el sur (así es como ellos lo decían). El primero que lo explicó, por medio de proponer que la Tierra era un gran Imán, fue William Gilbert, médico de la Reina Elizabeth I (más información en el sitio). El llamó al espacio que rodea al imán terrestre su "Orb of Virtue" - en español moderno se traduce como "esfera de influencia", excepto que en estos días, nosotros le llamamos a tal región de influencia magnética, un campo magnético.

    Ahora el campo magnético -- la región de influencia magnética está compuesto de 3 dimensiones. La aguja de una brújula debe estar horizontal, pero agujas similares con ejes horizontales libres de señalar hacia arriba o hacia abajo en cualquier ángulo, demostraron que la fuerza magnética realmente no apunta sólo hacia el norte, sino también hacia la tierra (norte del ecuador). Mientras más cerca estaba uno al polo magnético, más acentuada era la inclinación, hasta que al llegar al polo magnético del norte, la aguja apuntaba justamente hacia abajo. De esa forma fue como se localizó el polo magnético norteño en 1831, por una expedición patrocinada por la destilería de Whisky Booth, lo cual es la razón de porqué la localización ahora se llama península de Boothia..


Diapositiva 6: : Líneas del Campo Magnético

    Michael Faraday tenía la idea brillante de describir campos magnéticos en 3 dimensiones, por medio de líneas imaginarias que por todas partes se alinean con la fuerza magnética, la dirección demostrada por un imán suspendido libremente en 3 dimensiones. (a propósito, usted puede comprar tales puntas de prueba magnéticas, en cardanes, para su clase -- las fuentes se enlistan en el Web site). Él las llamó "líneas de fuerza." en donde las líneas están ubicadas en un espacio plano, y se pueden formar con limaduras de hierro, como le hacen los niños en la sala de clase.

    Hoy en día llamamos a tales líneas "líneas de campo magnético" y son extremadamente importantes en los campos magnéticos en el espacio, porque controlan la física. La mayor parte del espacio está lleno de un gas (generalmente algo rarificado) que consiste en electrones que flotan libremente e iones positivos-- átomos que han perdido unos o más electrones, dándoles una carga positiva. Tal gas se llama plasma, conduce electricidad y tiende a unirse a las líneas del campo magnético.

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    Permíteme pausar aquí para algunos comentarios sobre la enseñanza de la física. Entre mis libros, tengo en alguna parte una edición de 1913 del texto de física escrito por Millikan y Gale (Millikan el famoso físico que midió la carga eléctrica de un electrón). Impreso en blanco y negro, es lo bastante pequeño para caber en el bolsillo del saco, si cubre su física bastante bien, aunque sus imágenes de aeroplanos y coches le harán sonreír.

    Los estudiantes de hoy en realidad parecen aprender menos física, debido a que se le brinda tan poco tiempo a esa clase. Y sin embargo ¡ahora tenemos mucha más física que enseñar!" El tema se ha expandido de forma tremenda. No había física magnetosférica en 1913 -- ni electrónica, ni energía nuclear, ni agujeros negros, etc. ¿Cómo puede cubrirlo todo un maestro?

    Para ser honestos -- No lo sé. No creo que eso pueda ser posible. Lo más que se puede hacer es despertar el interés de tus estudiantes de física, y esperar que ellos sigan aprendido por sí mismos. Para que tal cosa sea, es esencial que ellos sean buenos lectores, porque la mayoría del material se encuentra sólo en los libros. En verdad que para dominar cualquier campo técnico hoy, se tiene que ser un buen lector, otro asunto en el cual las escuelas parecen ir retrasadas. Sin la lectura, el futuro de la carrera de un niño podría ser la de un cargador o un estilista.

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    Como parte de la "nueva física" que se ha acumulado desde 1913, se espera que los estudiantes tengan cierta comprensión de los átomos, los electrones, los iones y los plasmas. Es muy importante que siempre que se introduce un nuevo término, éste está definido con claridad. Por ejemplo "campo magnético." Muchos profesores apenas tocan el tema ocasionalmente, como cuando dicen "hoy aprenderán sobre el campo magnético de la tierra."

    Habrás notado que esto no fue lo que hice aquí, sino que definí a un campo magnético como una "región de influencia magnética," en donde se pueden observar fuerzas magnéticas..Igual podrías hacer en tu clase. En realidad, "campo" significa más -- en el siglo XX, se transformó para ser entendido como la "región donde el espacio en sí mismo es modificado." Un "campo electromagnético" es entonces una región donde el espacio es modificado por fuerzas eléctricas y magnéticas ligadas, y puede propagar ondas electromagnéticas -- tales como las de radio, microondas, luz o radiografías.

    Encontrarás estos temas en "Exploración de Magnetósfera de la Tierra" y también en secciones de "Stargazers" sobre el sol. Verás cómo se encontraron pistas para los átomos por medio de la química, para los electrones puedes hablar de un experimento interesante de Edison (aunque hay mucho más), y que iones libres fueron encontrados en las "partículas alfa" emitidas por sustancias radiactivas, aunque la química ya había encontrado desde hacía mucho antes, iones en soluciones de ácidos y de sales en agua

    Es casi imposible dar a los chicos un completo entendimiento de todos estos temas. Pero al menos permite que se den cuenta que las declaraciones de la ciencia están basadas en observaciones -- observaciones que con frecuencia no dejan lugar para explicaciones alternas.

Diapositiva 7: La Lámpara Fluorescente

    Como un ejemplo - ¿Cómo le explicas a tus estudiantes sobre los Plasmas? Lo más sencillo sería hablarles sobre las lámparas fluorescentes ( y asegurarte que digan bien "Fluorescente" -de "fluor" - y no digan "Florescente", de "flor")

    En "Exploración" hay una sección sobre eso. En el gas dentro de la lámpara fluorescente, hay siempre unos cuantos electrones e iones libres, creados por la radioactividad y otras causas. Ahora aplica un voltaje eléctrico -- y define el voltaje como una especie de "presión eléctrica" -- una que dirige la corriente a través de los cables, tal como sucede con la presión que empuja el agua a través de una manguera. El voltaje acelera los electrones y los iones, y chocan contra los átomos, golpeando más electrones de manera que se van creando más y más, causando así una corriente más y más grande.

    Al final algo limitará la corriente -- no deseas que los cables se derritan (o interruptores de corriente detienen el flujo), de manera que se usa una balastra (o más recientemente, dispositivos electrónicos especiales). La corriente de plasma entonces se estabilizará, y a medida que se crean más iones, los "viejos" se recombinan con sus electrones, y en el proceso, producen luz. Algo de esa luz es ultravioleta, pero la pintura blanquecina "fluorescente" dentro del tubo la convierte en luz visible, creando una lámpara muy eficiente. A menos que des tales ejemplos, "plasma" será sólo una palabra que se encuentre en el libro. La magnetósfera por supuesto está llena de un plasma de electrones libres y (principalmente) protones, iones de hidrógeno. Tal como se hizo notar al principio, todos estos están conectados a líneas de campo magnético, algo así como piedras de colores en un alambre. A diferencia de las piedritas de colores, los electrones libres y los iones pueden saltar de una línea de campo a la siguiente.

Diapositiva 8: Partículas Atrapadas en el Campo de la Tierra

    Esta conexión puede funcionar de dos maneras principales: si el campo magnético es fuerte, forma una estructura rígida que puede atrapar el plasma, lo cual es lo que uno obtiene en el campo de radiación.

    Si el campo magnético es débil, y el plasma contiene más volumen de energía por unidad que el campo, entonces el plasma dominará. Por ejemplo, si el plasma fluye, arrastrará a las líneas de campo con él, deformándolas, y la sección (18A) de "Exploración" tiene un ejercicio escrito sobre este efecto.

Diapositiva 9: La Aurora Polar

    ... Así pues las líneas de campo son importantes. Alrededor de 1850 más o menos, se hizo evidente que la aurora boreal - conocida también como "luces boreales" - tenía algún tipo de conexión con el campo magnético de la Tierra. La aurora en el lejano Norte usualmente aparece en forma de franjas verdosas, predominantemente en dirección este-oeste. Estas franjas sin embargo consisten de muchos rayos transversales, que se atenúan y se hacen más brillantes todo el tiempo, y resultó ser que siempre los rayos siempre eran paralelos a las líneas de campo magnético locales.

    También, la probabilidad de ver una aurora depende de la distancia, no del polo geográfico, sino del polo magnético. Existe una "zona auroral" en donde la probabilidad es más grande, un cinturón circular de alrededor de 2000'-3000 km del polo magnético, y a mayores o menores distancias, la probabilidad disminuye rápidamente. Los "48 estados más bajos" tienen la probabilidad de ver auroras principalmente durante grandes tormentas magnéticas, cuando las corrientes eléctricas en el espacio cambian las franjas aurorales a altitudes más bajas. Todavía, en los Estados Unidos tenemos suerte -- el polo magnético está en nuestro lado del polo geográfico, así que uno no tiene que ir tan lejos hacia el norte para ver la aurora, como sucedería en Asia (en el lado opuesto) o incluso en Europa.

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Muchos otros descubrimientos fueron hechos a principios de 1800, y no es posible mencionarlos todos aquí. La naturaleza fundamental de la fuerza magnética fue descubierta en 1820-20 por Oersted y Ampére, no como una propiedad especial del hierro, es decir, sólo un accidente de la naturaleza, sino una fuerza entre corrientes eléctricas. No hay tiempo para demasiados detalles - puedes encontrarlos en la red, y también, hablaré de ello esta tarde, en una plática aparte.

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Diapositiva 10: El ciclo de los 11 Años de la Mancha Solar

    Pero además, el ciclo de 11 años de la mancha solar fue descubierta, no por un astrónomo, sino por un farmacista alemán, Heinrich Schwabe quien era un amateur cuando eligió como tarea la búsqueda de un planeta desconocido dentro de la órbita de Mercurio, para el cual propuso el nombre de Vulcano. Mirar al Sol hubiera hecho muy difícil ver tal planeta, excepto durante un eclipse total, así que Schwabe intentó capturarlo cuando pasara frente al disco solar, de la misma forma en que lo hizo Venus durante su transición reciente.

    El planeta aparecería como una mancha oscura, y para diferenciarlo de las manchas solares, Schwabe comenzó a detectar las manchas solares también. El nunca miró a Vulcano - pues no existe - pero después de 17 años se dio cuenta que el número de manchas solares subía y bajaba en un ciclo definitivo.

Diapositiva 11: Las Tormentas Magnéticas 10-31-2003

    Eso fue en 1843, sólo unos cuantos años después de que se estableciera la primera red mundial de observatorios magnéticos - esa historia también está en el Internet - y ésta registró eventos de cuando el campo magnético sufrió simultáneamente cambios mundiales. El cambio fue pequeño, típicamente un debilitamiento de sólo una fracción de un 1%, pero el patrón fue idéntico en todo el mundo, así que claramente se trataba de algo GRANDE. Alejandro Von Humboldt llamó a esos eventos tormentas magnéticas, y alrededor de 1852, Sabine en la Gran Bretaña encontró que su probabilidad era mayor cerca del punto pico en el ciclo de las manchas solares. Las tormentas magnéticas también ocasionaron despliegues de la aurora boreal hasta muy al sur de su localización usual, así que en verdad, algo estaba pasando en el espacio exterior.

    Unos cuantos años después, un astrónomo inglés, Richard Carrington, estaba observando un grupo de manchas solares, grandes y activas, cuando de pronto una gran mancha de luz apareció entre ellas. Con suerte, también algún otro astrónomo la vio, de modo que no hubiera dudas, y parecía difícil conectarlas con una gran tormenta magnética que había hecho erupción menos de 24 horas después, con una aurora que se vio tan lejos como el sur de Cuba.

    A la erupción que Carrington vio se la llama ahora erupción solar, y usando filtros de luz especiales, se pueden monitorear erupciones de todos tamaños; sólo con muy poca frecuencia se les puede ver en luces sin filtrar, como sucedió con la erupción que miró Carrington. No ocurren cerca de las manchas solares, y definitivamente están asociadas con las tormentas eléctricas. La asociación fue mejor comprendida después del descubrimiento de las eyecciones de masa coronal o CMEs como se les conoce en inglés, las cuales son gigantescas burbujas de gas caliente, arrojadas por el Sol. Su primera observación cuidadosa fue hecha en 1973 desde la estación espacial Skylab.

Diapositiva 12: Iones Altamente Energetizados Provenientes de la Serie de Erupciones Oct. 2003

    Las grandes burbujas de plasma aparentemente son causantes de grandes tormentas magnéticas. Además, sin embargo, las erupciones o eventos asociados - los científicos aún discuten por esto - también aceleran los iones a energías bastante altas. Tan altas que algunas pueden ser incluso detectadas ocasionalmente en el suelo, incluso aún cuando la atmósfera tiene el poder de protección de una pared de concreto de unos 3 metros. Para los astronautas en Marte, o camino a Marte, tal radiación puede ser peligrosa (dependiendo en qué tan grande sea el evento). No es extraño que la NASA esté interesada en lo que se llama "Condiciones climáticas espaciales."

    Así es que el magnetismo, la aurora, las manchas solares y las tormentas magnéticas todas están muy relacionadas de alguna forma. Las manchas solares, también, eran áreas intensamente magnetizadas, tal como lo mostró el análisis de su luz. ¿Qué estaba sucediendo?

    ¡Permíteme adelantarme al siguiente siglo!

Diapositiva 13:  Birkeland y su experimento

    Un físico noruego de nombre Kristian Birkeland detectó el movimiento de electrones dentro de una cámara de vacío, con tan solo el gas justo dentro de ella como para iluminar el camino de aquellos electrones. Ellos parecían ser guiados por líneas de un campo magnético a la región cercana a los polos, algo así como la aurora. Birkeland sugirió que las manchas solares arrojaban nubes de electrones, algunos de los cuales alcanzaban la Tierra y entonces eran guiados magnéticamente a las regiones polares, y que así es como teníamos la aurora.

    Pero cálculos mostraron que las nubes que consistían únicamente de electrones negativos no podían existir, porque los electrones se repelen unos a otros con demasiada fuerza. Dos científicos británicos, Sidney Chapman y Vincent Ferraro, hicieron el caso para nubes que contenían cantidades iguales de electrones negativos y protones positivos, lo que ahora en día se llama plasma, y ahora sabemos que las tormentas magnéticas en verdad se inician con el arribo de tales nubes.

    Después de esto, el proceso se vuelve complicado, pero uno de los resultados es que un gran numero de iones positivos es lanzado a líneas de campo cerca de la Tierra, en donde quedan atrapados. Los iones atrapados crean una gigantesca corriente eléctrica que circula por el ecuador de la Tierra (a distancias de entre 2 a 6 radios terrestres), a la que se le llama naturalmente, la "corriente de anillo." Otro resultado es que algunos electrones, ya residentes en las líneas del campo magnético de la Tierra, se aceleran hacia abajo a lo largo de aquellas líneas, golpean la atmósfera y causan la luz de la aurora.

Diapositiva 14: El Explorer I

    Esos detalles, sin embargo, eran aún desconocidos en 1957-8, seleccionados como el primer "Año Geofísico Internacional" (IGY por sus siglas en inglés), cuando los primeros satélites alrededor de la Tierra fueron lanzados. Los primeros tres satélites rusos: Sputniks, y los Explorers 1 y 3, constituidos por el equipo de James Van Allen de la Universidad de Iowa.

    De nuevo, debo omitir muchos detalles jugosos, y puedo sólo decir aquí que los Explorers descubrieron el cinturón de radiación interno, de protones rápidos atrapados por las líneas de campo magnético de la Tierra. En los años que siguieron, otros satélites observaron el cinturón de radiación externo - ese es en el que se encuentra la corriente de anillo, la larga cola magnética en el lado de la noche en donde se originan muchas auroras, y un complicado interjuego de plasmas y corrientes eléctricas, las cuales aún estamos intentando entender.

Diapositiva 15:  Cometa Hale-Bopp

    En el año de 1958 también fue cuando Eugene Parker. propuso por primera vez el viento solar. Se había observado que la atmósfera exterior del Sol es muy caliente, alrededor de un millón de grados. Lo que la calienta es todavía un misterio -- es mucho, mucho más caliente que algunas capas que están debajo de ella -- pero lo que Parker se dio cuenta fue que la gravedad del Sol no podía retener tan caliente temperatura.

    En vez de ello, es expulsada a una velocidad tremenda, aunque está tan rarificada que el proceso puede tardar un largo tiempo. Algunas de las evidencias más tempranas de esto provino de la cola de los cometas, tal como se demuestra en esta diapositiva, del Cometa Hale-Boop de 1997. Nota que tiene dos colas, en diferentes direcciones. La cola blanca es polvo, de la que se cree fue arrojada por el Sol debido a la presión de la luz solar. Su especto es el mismo que el del Sol.

    La otra ha sido identificada por su especto como consistente en iones. Los iones no son fácilmente empujados por la luz del Sol, pero sí son fácilmente movidos por el viento solar. Vienen a diferentes ángulos, ya que el viento solar se mueve a unas 10 veces la velocidad del cometa, las velocidades se combinan para dar un ángulo que no es exactamente el alejado del Sol.

    Para el tiempo en que el viento solar alcanza la órbita de la Tierra, soplando a unos 400 kilómetros por segundo, está bastante rarificado, y el campo magnético de la Tierra se encarga de él, cavando su propia cavidad en el viento solar. Tommy Gold, de Cornell en 1959, llamó a esta región "magnetosfera" y aún utilizamos este término, aunque su forma es cualquier cosa menos esférica, en particular, en el lado de la noche, tiene una larga cola magnética cuyas líneas de campo se alargan y se alargan.


Diapositiva 16: Líneas de Campo de la Magnetosfera

    La magnetosfera es grande. En el lado del Sol sus fronteras - llamada la magnetopausa - es de unos 11 radios terrestres o 70,000 kilómetros de distancia, crece y se encoge con la velocidad y densidad del viento solar, el cual determina la presión en la magnetosfera. Sobre el lado en el que alcanza unos 15 radios terrestres - un cuarto de la distancia a la Luna - y en el lado nocturno, una larga cola se extiende bastante lejos, a más de 200 radios terrestres.

    A través de los años, los satélites han explorado esa región y han encontrado un sistema complicado de corrientes eléctricas que son dirigidas por el viento solar. El plasma atrapado en el cinturón externo porta corrientes de anillo, las cuales se vuelven más fuertes durante las tormentas magnéticas. Otras corrientes fluyen hacia adentro y hacia afuera de la zona boreal, y su flujo ocasiona gran parte de la aurora. Durante las tormentas magnéticas el campo se deforma y la posición de las corrientes es cambiada temporalmente, lo cual es la razón por la cual a la aurora se le ve más cerca al Ecuador.

Diapositiva 17: Modelo Plegable en Papel de la Magnetosfera

    Algunas de estas corrientes se muestran en el modelo para recortar en tercera dimensión de la magnetosfera, el cual puedes bajarlo desde la página "Exploración" y fotocopiarla para tus estudiantes.

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    Hay demasiado poco tiempo para contarte toda la historia. No es posible hacerlo aquí, pero encontrará mucha más información en el Internet. En vez de eso, permíteme terminar volviendo a la primera pregunta. Qué es lo que le dices a tus estudiantes sobre la magnetosfera y sobre el magnetismo?


Diapositiva 18: Qué les enseñas a tus estudiants sober la Magnetosfera?

    Les dices que la magnetosfera es importante porque:

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    --- Es el medio ambiente en el cual orbitan nuestros satélites. Su radiación y sus erupciones afectan los vuelos espaciales tripulados y no tripulados.

    --- Es una interesante región del espacio, dominada por fenómenos eléctricos y magnéticos, no por la gravedad.

    --- Es el ejemplo más accesible de "plasma a escala cósmica" que podamos estudiar.

    --- Tiene vínculos únicos al viento solar y al Sol.

    --- Es una frontera de la ciencia y aún intentamos entender la aurora boreal, las tormentas magnéticas y nuestras fronteras con el viento solar.
(.. y cuando hayamos hecho eso, todavía necesitaremos entender las magnetosferas de Júpiter y otros planetas, así como también otros fenómenos del plasma en el Sol.)

Diapositiva 19: Qué les dices a tus estudiantes sobre el magnetismo?

    Principalmente: el magnetismo no es nada misterioso. Aquí están algunas de las cosas que sabemos:

    --- El magnetismo del hierro ("magnetismo permanente") hace posible las brújulas, y permite que objetos imantados se peguen a la puerta del refrigerador. Pero es sólo un accidente de la naturaleza.

    --- La verdadera naturaleza de la fuerza magnética es la atracción o repulsión entre las corrientes eléctricas. Eso fue descubierto por Oersted y por Ampére en 1820.

    --- La Tierra es magnética debido a que dentro de ella fluyen corrientes eléctricas (y lo mismo ocurre con las manchas solares). No hay un imán adentro de ella (tiene una gran cantidad de hierro pero no está demasiado caliente.

    --- Los fenómenos magnéticos y eléctricos están íntimamente relacionados. Esa relación no sólo hace posible el funcionamiento de la maquinaria eléctrica, sino también de los radios, los microondas, la luz y los rayos-x, todos los cuales son "ondas electromagnéticas".

    --- Los campos magnéticos no tienen ningún efecto sobre los tejidos vivientes. Los imanes no tienen ningún efecto sobre tu salud (o en el kilometraje de tu auto).

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Para la mayoría de los estudiantes, y la mayoría de los ciudadanos, el magnetismo es un completo misterio -- asociado con una misteriosa propiedad del hiero especialmente tratado. La gente comprará imanes para usarlos como pulseras para la salud, o piezas en sus colchones, o para pegar en las líneas de combustible de sus carros para obtener un kilometraje más elevado.

    De los emails que recibo, hay gente también preocupada porque el campo magnético de la Tierra se revierta y los terribles efectos que se dice va a producir, tal como exponernos a la radiación del espacio (¡y Hollywood tiene gran culpa de esto!).

    Al enseñar magnetismo y demostrar que está en verdad relacionado a las corrientes eléctricas y que es un fenómeno bien comprendido, los maestros pueden llenar un importante vacío. Por ejemplo, pueden contar la Historia de Oersted, y repetir su experimento en un proyector de acetatos (el sitio le dice cómo). Pueden entonces decir cómo los campos magnéticos no tienen efecto significante en el cuerpo, aún en un campo fuerte como lo es una magnética) (Ver preguntas y respuestas #52 en "Exploración", y la #64). También, aún si un revertimiento magnético removiera nuestro escudo magnético (tal como pasa ahora en algunas regiones polares) estamos protegidos por la atmósfera (Ver Q&Q #1, especialmente #1B). Ayuda a entender el magnetismo.

    En conclusión, espero que te des cuenta cuán grande es este tema, y cualquier cosa que pueda decir es breve e incompleto. Pero encontrarás mucho más en el Internet.

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    (Gracias)

           

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Cronología Expandida           Glosario      

Autor y Curador:   Dr. David P. Stern (En Inglés)

Traducción al español por Elisabeth Curiel

     Escriba al Dr.Stern:   earthmag("arroba")phy6.org

Última actualización 14 de Septiembre del 2004