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⚡ ElectromagnetismoDificultad media6 pasos · 1 min

Las auroras boreales

Cortinas verdes y rojas que ondulan en el cielo cerca de los polos. Son electrones que el Sol lanza al espacio, que el campo magnético de la Tierra obliga a girar en espiral y que acaban chocando con el oxígeno del aire, y se calcula con la fuerza de Lorentz.

Un poco de historia

  1. 1619Galileo Galilei llama «aurora boreal» a este resplandor (la diosa romana del amanecer y el viento del norte), aunque creía que era luz del Sol reflejada en el aire.
  2. 1741Anders Celsius y su ayudante Olof Hiorter descubren que la aurora cambia la aguja de una brújula: la relación con el magnetismo de la Tierra.
  3. Hacia 1900Kristian Birkeland, en Noruega, lanza electrones contra una esfera magnetizada, su «terrella», en una cámara de vacío, y ve anillos luminosos alrededor de los polos: la aurora a pequeña escala. Propone que la causa son partículas eléctricas llegadas del Sol.
  4. 1925John McLennan y Gordon Shrum identifican la línea verde (557,7 nm) como luz del oxígeno atómico. En 1931 Sydney Chapman y Vincenzo Ferraro explican cómo el campo de la Tierra frena una corriente de partículas del Sol.
  5. 1958Eugene Parker demuestra que el Sol lanza una corriente continua de partículas, el «viento solar»; las naves espaciales lo confirman pocos años después y descubren los cinturones de partículas atrapadas en el campo de la Tierra.

Con qué herramienta se relaciona

Fuerza magnética · Electromagnetismo

Un electrón que entra en un campo magnético sufre la fuerza de Lorentz, siempre perpendicular a su velocidad: no le cambia la rapidez, solo la dirección, y lo hace girar en una circunferencia. Si además lleva velocidad a lo largo del campo, el camino es una hélice. Esa herramienta calcula el radio, el periodo, la frecuencia y el paso de la hélice.

F = |q| v B sen θ, r = m v sen θ / (|q| B)

T = 2π m / (|q| B), p = v cos θ · T

Se abre con un electrón de 5 keV, un campo de 50 µT (el que hay a unos 100 km de altura sobre los polos) y un ángulo de 30° con las líneas del campo: sale un radio de 2,38 m y un paso de la hélice de 25,9 m. Cambia la energía o el ángulo y mira cómo se estira o se aprieta la espiral.

Radio de giro2,38 m
Frecuencia1,40 MHz
Paso de la hélice25,9 m
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