AURORA

Aurora polar es un fenómeno en forma de brillo o luminiscencia que aparece en el cielo nocturno, actualmente en zonas polares, aunque puede aparecer en otras partes del mundo por cortos períodos de tiempo. En el hemisferio norte se conoce como aurora boreal, y en el hemisferio sur como aurora austral, cuyo nombre proviene de Aurora, la diosa romana del amanecer, y de la palabra griega Bóreas, que significa norte; debido a que en Europa comúnmente aparece en el horizonte con un tono rojizo, como si el sol emergiera de una dirección inusual.
La aurora boreal es visible de septiembre a marzo, aunque en ciertas ocasiones hace su aparición durante el transcurso de otros meses, siempre y cuando la temperatura atmosférica sea lo suficientemente baja ^[ Los mejores meses para verla son enero y febrero, ya que es en estos meses donde las temperaturas son más bajas

COMO SE PRODUCE UNA AURORA?
Una aurora polar se produce cuando una eyección de masa solar choca con los polos norte y sur de la magnetósfera terrestre, produciendo una luz difusa pero predominante proyectada en la ionosfera terrestre.

 

 

 

 

Ocurre cuando partículas cargadas (protones y electrones) son guiadas por el campo magnético de la Tierra e inciden en la atmósfera cerca de los polos. Cuando esas partículas chocan con los átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno, que constituyen los componentes más abundantes del aire, parte de la energía de la colisión excita esos átomos a niveles de energía tales (estado excitado), que cuando se desexcitan disipan esa energía en forma de luz visible de varios colores.
El Sol, situado a 150 millones de km de la Tierra, está emitiendo continuamente partículas. Ese flujo de partículas constituye el denominado viento solar. La superficie del Sol o fotosfera se encuentra a unos 6000 °C; sin embargo, cuando se asciende en la atmósfera del Sol hacia capas superiores la temperatura aumenta en vez de disminuir, tal y como la intuición nos sugeriría. La temperatura de la corona solar, la zona más externa que se puede apreciar a simple vista sólo durante los eclipses totales de Sol, alcanza temperaturas de hasta 3 millones de grados. Al ser la presión en la superficie del Sol mayor que en el espacio vacío, las partículas cargadas que se encuentran en la atmósfera del Sol tienden a escapar y son aceleradas y canalizadas por el campo magnético del Sol, alcanzando la órbita de la Tierra y más allá. Existen fenómenos muy energéticos, como las fulguraciones o las eyecciones de masa coronal que incrementan la intensidad del viento solar.
Las partículas del viento solar viajan a velocidades desde 300 a 1000 km/s, de modo que recorren la distancia Sol-Tierra en aproximadamente dos días. En las proximidades de la Tierra, el viento solar es deflectado por el campo magnético de la Tierra o magnetósfera. Las partículas fluyen en la magnetosfera de la misma forma que lo hace un río alrededor de una piedra o de un pilar de un puente. El viento solar también empuja a la magnetosfera y la deforma de modo que en lugar de un haz uniforme de líneas de campo magnético como las que mostraría un imán imaginario colocado en dirección norte-sur en el interior de la Tierra, lo que se tiene es una estructura alargada con forma de cometa con una larga cola en la dirección opuesta al Sol. Las partículas cargadas tienen la propiedad de quedar atrapadas y viajar a lo largo de las líneas de campo magnético, de modo que seguirán la trayectoria que le marquen éstas. Las partículas atrapadas en la magnetosfera colisionan con los átomos y moléculas de la atmósfera de la Tierra, típicamente oxígeno (O), nitrógeno (N) atómicos y nitrógeno molecular (N₂) que se encuentran en su nivel más bajo de energía, denominado nivel fundamental. El aporte de energía proporcionado por las partículas perturba a esos átomos y moléculas, llevándolos a estados excitados de energía. Al cabo de un tiempo muy pequeño, del orden de las millonésimas de segundo o incluso menor, los átomos y moléculas vuelven al nivel fundamental, y devuelven la energía en forma de luz. Esa luz es la que vemos desde el suelo y denominamos auroras. Las auroras se mantienen por encima de los 95 km porque a esa altitud la atmósfera, aunque muy tenue, ya es suficientemente densa para que los choques con las partículas cargadas ocurran tan frecuentemente que los átomos y moléculas están prácticamente en reposo. Por otro lado, las auroras no pueden estar más arriba de los 500-1000 km porque a esa altura la atmósfera es demasiado tenue –poco densa- para que las pocas colisiones que ocurren tengan un efecto significativo.
Se le llama aurora boreal cuando se observa este fenómeno en el hemisferio norte y aurora austral cuando es observado en el hemisferio sur. No hay diferencias entre ellas.

Los colores y las formas de las auroras

Las auroras tienen formas, estructuras y colores muy diversos que además cambian rápidamente con el tiempo. Durante una noche, la aurora puede comenzar como un arco aislado muy alargado que se va extendiendo en el horizonte, generalmente en dirección este-oeste. Cerca de la medianoche el arco puede comenzar a incrementar su brillo. Comienzan a formarse ondas o rizos a lo largo del arco y también estructuras verticales que se parecen a rayos de luz muy alargados y delgados. De repente la totalidad del cielo puede llenarse de bandas, espirales, y rayos de luz que tiemblan y se mueven rápidamente de horizonte a horizonte. La actividad puede durar desde unos pocos minutos hasta horas. Cuando se aproxima el alba todo el proceso parece calmarse y tan sólo algunas pequeñas zonas del cielo aparecen brillantes hasta que llega la mañana. Aunque lo descrito es una noche típica de auroras, nos podemos encontrar múltiples variaciones sobre el mismo tema.
Los colores que vemos en las auroras dependen de la especie atómica o molecular que las partículas del viento solar excitan y del nivel de energía que esos átomos o moléculas alcanzan.
El oxígeno es responsable de los dos colores primarios de las auroras, el verde/amarillo de una transición de energía a 557,7 nm, mientras que el color más rojo lo produce una transición menos frecuente a 630.0 nm. Para hacernos una idea, nuestro ojo puede apreciar colores desde el violeta, que en el espectro tendría una longitud de onda de unos 390,0 nm hasta el rojo, a unos 750,0 nm.
El nitrógeno, al que una colisión le puede arrancar alguno de sus electrones más externos, produce luz azulada, mientras que las moléculas de Helio son muy a menudo responsables de la coloración rojo/púrpura de los bordes más bajos de las auroras y de las partes más externas curvadas.

CAMPO MAGNETICO

Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos separadas pero muy relacionados símbolos S y N.
Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el momento magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad cuántica fundamental, su espin. En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las fuerzas magnéticas dan información sobre la carga que lleva un material a través del efecto Hall. La interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.



EL MAGNETISMO TERRESTRE, SUS VARIACIONES Y SUS CONSECUENCIAS
El campo magnético de la Tierra (también conocido como el campo geomagnético) es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta su confluencia con el viento solar, una corriente de partículas de alta energía que emana del Sol. Es aproximadamente el campo de un dipolo magnético inclinado en un ángulo de 11 grados con respecto a la rotación del eje, como si hubiera un imán colocado en ese ángulo en el centro de la Tierra. Sin embargo, a diferencia del campo de un imán de barra, el campo de la Tierra cambia con el tiempo porque en realidad es generado por el movimiento de las aleaciones de hierro fundido en el núcleo externo de la Tierra (la geodinámica). El Polo Norte magnético se «pasea», por fortuna lo suficientemente lento como para que la brújula sea útil para la navegación. A intervalos aleatorios (un promedio de varios cientos de miles de años) el campo magnético terrestre se invierte (los polos geomagnéticos norte y sur cambian lugares con el otro) Estas inversiones dejan un registro en las rocas que permiten a los paleomagnetistas calcular los movimientos pasados de los continentes y los fondos oceánicos como consecuencia de la tectónica de placas. La región por encima de la ionosfera, y la ampliación de varias decenas de miles de kilómetros en el espacio, es llamada la magnetosfera. Esta región protege la Tierra de la dañina radiación ultravioleta y los rayos cósmicos.
La orientación de las rocas en las dorsales oceánicas, la magnetorrecepción de algunos animales y la orientación de las personas mediante brújulas son posibles gracias a la existencia del campo magnético terrestre.
El Polo Norte Magnético se encuentra a 1800 kilómetros del Polo Norte Geográfico. En consecuencia, una brújula no apunta exactamente hacia el Norte geográfico; la diferencia, medida en grados, se denomina declinación magnética. La declinación magnética depende del lugar de observación, por ejemplo actualmente (2006) en Madrid (España) es aproximadamente 3º oeste[cita requerida]. El polo Norte magnético está desplazándose desde la zona norte de Alaska en dirección hacia Siberia a unos 40 Km por año.
Variaciones del campo terrestre
Midiendo el magnetismo de rocas situadas en estratos formados en periodos geológicos distintos se elaboraron mapas del campo magnético terrestre en diversas eras. Estos mapas muestran que ha habido épocas en que el campo magnético terrestre se ha reducido a cero para luego invertirse.
Durante los últimos cinco millones de años se han efectuado más de veinte inversiones, la más reciente hace 700.000 años. Otras inversiones ocurrieron hace 870.000 y 950.000 años.
No se puede predecir cuándo ocurrirá la siguiente inversión porque la secuencia no es regular. Ciertas mediciones recientes muestran una reducción del 5% en la intensidad del campo magnético en los últimos 100 años, hecho que ha estimado que el campo magnético terrestre prácticamente desaparecerá dentro de unos 1500 años aproximadamente. En la Anomalía del Atlántico Sur, la fuerza del campo magnético está disminuyendo diez veces más rápido que en otros lugares.
El magnetismo es un fenómeno extendido a todos los átomos con desequilibrio magnético. La agrupación de dichos átomos produce los fenómenos magnéticos perceptibles, y los cuerpos estelares, los planetas entre ellos, son propicios a tener las condiciones para que se desarrolle un campo magnético de una cierta intensidad. En el interior de los planetas, la acumulación de materiales ferromagnéticos (como hierro) y su movimiento diferencial relativo respecto a otras capas del cuerpo inducen un campo magnético de intensidad dependiente de las condiciones de formación del planeta. En el mismo siempre se distinguen los dos polos, equivalentes a los de un imán normal. En el caso de la Tierra, la zona en la que se mueve está influenciada por el campo magnético solar, pero el propio campo magnético terrestre crea como una burbuja, la magnetosfera terrestre, dentro del anterior. Dicha burbuja tiene una capa límite entre su influencia y la solar (magnetopausa) que es aproximadamente esférica hacia el Sol, y alargada hacia el sistema solar externo, acercándose a la superficie terrestre en los polos magnéticos terrestres.

La interacción en constante evolución entre ambos campos magnéticos y las partículas magnéticas provenientes del Sol produce fenómenos como las auroras (boreales o australes) y la interferencia en las comunicaciones radioeléctricas

MAGNETISMO

 
 


El magnetismo es un fenómeno físico por el que los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.
El magnetismo también tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.

 

 

 

 

Tipos de materiales magnéticos

Existen diversos tipos de comportamiento de los materiales magnéticos, siendo los principales el ferromagnetismo, el diamagnetismo y el paramagnetismo.
En los materiales diamagnéticos, la disposición de los electrones de cada átomo es tal, que se produce una anulación global de los efectos magnéticos. Sin embargo, si el material se introduce en un campo inducido, la sustancia adquiere una imantación débil y en el sentido opuesto al campo inductor.
Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un campo magnético uniforme e intenso, esta se dispone transversalmente respecto de aquel.
Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de efectos magnéticos, por lo que cada átomo que los constituye actúa como un pequeño imán. Sin embargo, la orientación de dichos imanes es, en general, arbitraria, y el efecto global se anula.
Asimismo, si el material paramagnético se somete a la acción de un campo magnético inductor, el campo magnético inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido del campo magnético inductor.
Esto hace que una barra de material paramagnético suspendida libremente en el seno de un campo inductor se alinee con este.
El magnetismo inducido, aunque débil, es suficiente intenso como para imponer al efecto magnético. Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razón entre el campo magnético inducido y el inductor.
La rama de la química que estudia las sustancias de propiedades magnéticas interesantes es la magnetoquímica.

Electromagnetos

Un electroimán es un imán hecho de alambre eléctrico bobinado en torno a un material magnético como el hierro. Este tipo de imán es útil en los casos en que un imán debe estar encendido o apagado, por ejemplo, las grandes grúas para levantar chatarra de automóviles.
Para el caso de corriente eléctrica se desplazan a través de un cable, el campo resultante se dirige de acuerdo con la regla de la mano derecha. Si la mano derecha se utiliza como un modelo, y el pulgar de la mano derecha a lo largo del cable de positivo hacia el lado negativo ( "convencional actual", a la inversa de la dirección del movimiento real de los electrones), entonces el campo magnético hace una recapitulación de todo el cable en la dirección indicada por los dedos de la mano derecha. Como puede observarse geométricamente, en caso de un bucle o hélice de cable, está formado de tal manera que el actual es viajar en un círculo, a continuación, todas las líneas de campo en el centro del bucle se dirigen a la misma dirección, lo que arroja un 'magnética dipolo ' cuya fuerza depende de la actual en todo el bucle, o el actual en la hélice multiplicado por el número de vueltas de alambre. En el caso de ese bucle, si los dedos de la mano derecha se dirigen en la dirección del flujo de corriente convencional (es decir, el positivo y el negativo, la dirección opuesta al flujo real de los electrones), el pulgar apuntará en la dirección correspondiente al polo norte del dipolo.

Magnetos temporales y permanentes

Un imán permanente conserva su magnetismo sin un campo magnético exterior, mientras que un imán temporal sólo es magnético, siempre que esté situado en otro campo magnético. Inducir el magnetismo del acero en los resultados en un imán de hierro, pierde su magnetismo cuando la inducción de campo se retira. Un imán temporal como el hierro es un material adecuado para los electroimanes. Los imanes son hechos por acariciar con otro imán, la grabación, mientras que fija en un campo magnético opuesto dentro de una solenoide bobina, se suministra con una corriente directa. Un imán permanente puede perder su magnetismo al ser sometido al calor, a fuertes golpes, o colocarlo dentro de un solenoide se suministra con una reducción de corriente alterna.

VIDEO, ELECTROMAGNETISMO

En este video se presenta un resumen sobre el electromagnetismo y se explican algunos ejemplos
ELECTROMAGNETISMO

EXPERIMENTO,ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Titulo: El Arco Iris

Objetivo: Reconocer que la luz blanca (una onda electromagnética) es el resultado de la mezcla de varias ondas a diferentes frecuencias.

Introducción: La descomposición de la luz en el arco iris, sirve de introducción al tema del espectro electromagnético, donde aparecen ondas electromagnéticas desde radio hasta rayos cósmicos, pasando por la luz visible.

Materiales:

• Un CD,
• una cartulina blanca,
• una caja de cartón (de aprox. 40x40x40 cm),
• una fuente de luz (sol o foco).

Desarrollo:

1. Con el CD reflejar la luz del sol en el fondo de la caja para observar el arco iris.
2. Puede ser reflejada directamente al ojo cuando la luz proviene de lámparas y focos. PELIGRO: NO REFLEJAR DIRECTAMENTE A LOS OJOS LA LUZ DEL SOL.
3. Explicar el fenómeno del arco iris.
4. Exponer que la onda electromagnética, que vemos como luz, es el resultado de la mezcla de varias ondas de diferente color o frecuencia. Así, el rojo es de menor frecuencia, incrementando la frecuencia de la onda electromagnética pasando al naranja, amarillo, verde, azul y violeta.
5. Explicar que aunque no tenemos sensores (sentidos) para captar ondas electromagnéticas de otras frecuencias, éstas existen y las denominamos: radio, microondas, infrarrojo, ultravioleta, rayos X y rayos cósmicos. Todas son manifestación del mismo fenómeno (ondas electromagnéticas) sólo cambia su frecuencia.

Explicación: Cuando un rayo de luz choca contra un espejo o un metal pulido, el rayo reflejado es igual al incidente por lo que un ojo que recibiera dicho rayo, vería luz blanca. Esto es porque la superficie refleja de igual forma todas las ondas que componen la luz blanca. Cuando las ondas se mezclan, el resultado puede ser constructivo o destructivo dependiendo básicamente de su frecuencia o longitud de onda y de su fase, es decir de su desplazamiento espacial o temporal. Observa con atención:

Este fenómeno se conoce como interferencia de dos ondas. En la figura de la izquierda, tenemos el caso de interferencia constructiva, mientras que la figura del lado derecho muestra una interferencia destructiva. Con estas características para la luz, y en general para las ondas, podemos hacer un arreglo de "espejitos" de forma tal que solo reflejen las ondas que interferirán constructivamente:

Para ver el color rojo debemos hacer que sólo se reflejen las ondas que llevan asociada la frecuencia del rojo y que éstas interfieran constructivamente, las que no son de color rojo interferirán de modo diferente por tener una longitud de onda menor. El dispositivo que se usa para desviar estas ondas es una red de difracción. Una red de difracción aprovecha las fases de las ondas para hacer que el haz se disperse en ángulos distintos para cada color. Si ahora observamos un CD al microscopio, veremos que es muy parecido a una red de difracción con partes que reflejan y partes que no, de ahí que al ser iluminado con luz blanca (basta con que no sea monocromática, es decir, de un sólo color) se observará en su superficie esta dispersión de ondas al ir variando simplemente el ángulo de visión. El fenómeno de la difracción de una onda, nos muestra que un haz de luz blanca es en realidad una mezcla de ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias. La refracción es otro fenómeno natural que también descompone la luz blanca en el arco iris, al pasar la luz por dos medios diferentes como aire y agua. Una bella demostración de este hecho se observa en la atmósfera cuando llueve con Sol se forma un arco iris. Recuerda que la luz es sólo un caso particular del fenómeno general que son las ondas electromagnéticas. El espectro total de las ondas electromagnéticas está dividido en regiones con diferentes frecuencias o longitudes de onda. Así tenemos la región de radio, microondas, infrarrojo, luz, ultravioleta, rayos X y rayos cósmicos. Las longitudes de onda mayores son para el radio (de hasta kilómetros), más cortas para la luz (milésimas de milímetro) y mucho más cortas para rayos cósmicos (millonésimas de milímetro).

TEORIA ELECTROMAGNETICA

Se afirma que la luz se propaga en ondas atravez del espacio, y así, como existían ondas luminosas, era posible la existencia de  ondas electromagnéticas viajando por el espacio.

ELECTROMAGNETISMO DE MAXWELL

El electromagnetismo de Maxwell es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. A mediados del s. XIX, los científicos sabían que los fenómenos eléctricos y magnéticos guardaban relación, pero desconocían cómo ni porqué. Buscaban la respuesta. Algunos como Morse y Marconi supieron ver su importancia para las telecomunicaciones.

Oersted demostró que las corrientes eléctricas producían campos magnéticos. Y Faraday el proceso inverso, es decir, que un campo magnético podía producir corrientes eléctricas. Pero fue el escocés James Clerk Maxwell quien unificó los fenómenos eléctricos y magnéticos en una única fuerza, en 1873.

Maxwell creía que todo el espacio estaba lleno de una sustancia electromagnética invisible, una especie de éter, por el que se expandían las fuerzas. Lo imaginaba como las celdillas de un panal de abejas, y por su interior discurría la energía. Introdujo la idea de campos de energía. La causa de todo magnetismo era un movimiento de carga eléctrica. Las corrientes eléctricas son movimientos de carga eléctrica y, por eso, producen un campo magnético. Cuando dos corrientes eléctricas circulan en el mismo sentido, se atraen. Si circulan en sentido contrario, se repelen.

La unificación de Maxwell supuso una revolución en el mundo de la Física. Casi todas las herramientas que empleamos en nuestra vida cotidiana se basan en el electromagnetismo. Por ejemplo, la web. También está presente en todo nuestro entorno. Es el responsable de que no atravesemos las paredes o no nos precipitemos hasta el centro de la Tierra por efecto de la gravedad.

El electromagnetismo es millones de veces más fuerte que la gravedad, afortunadamente para nosotros. La repulsión electromagnética entre nuestros átomos y los del resto de objetos hace que podamos tocarlos sin atravesarlos. En algunos materiales los electrones se alinean de tal menera que multiplican su repulsión o atracción, y por eso podemos ver el efecto de la fuerza. Es el caso de los imanes.

Maxwell unificó las fuerzas eléctrica y magnética mediante cuatro ecuaciones matemáticas. También comprobó su relación con la velocidad de la luz. El porqué sigue siendo un misterio. La constante eléctrica dividida entre la constante magnética da exactamente la velocidad de la luz. La velocidad de la luz es una constante en la Naturaleza, y también un límite hasta ahora infranqueable. Curiosamente, la velocidad de la fuerza de gravedad también es la velocidad de la luz. Estas casualidades confirmaron a Eisntein en su creencia de que todo en la Naturaleza está relacionado, y que existe una teoría del todo.