Forma del campo magnético de la Tierra

Honeste pintó una excelente imagen cualitativa, pero aquí hay una respuesta más matemática:

En primer lugar, tenga en cuenta que el campo magnético distorsionado es la suma de un campo dipolar creado por las corrientes en el núcleo de la tierra (esencialmente no afectado por el viento solar) y una contribución adicional de las corrientes inducidas en el propio viento, difíciles de describir.

El plasma en el viento solar es un fluido conductor. Cuando un fluido conductor se mueve a través de un campo magnético, el campo induce corrientes que distorsionan el campo, mientras que el reactivo$J\times B$Las fuerzas afectan el flujo del fluido. Incluso se podría decir que en el límite de la conductividad infinita, las líneas de campo se congelarían en el fluido (es decir, la velocidad del fluido sería paralela a las líneas de campo). La imagen muestra claramente que las líneas de campo corren paralelas al flujo del viento en la cola.

La "ecuación de inducción" MHD utilizada para calcular el campo distorsionado es

La magnetosfera terrestre está formada por los campos magnéticos internos generados por una dínamo . La geometría del campo global es aproximadamente la de un dipolo magnético . Si no fuera por el viento solar , el campo de la Tierra se vería como un dipolo giratorio.

Por qué el campo magnético terrestre se comprime en el lado diurno y se extiende como una cola en el lado nocturno, así

La asimetría entre el lado diurno (lado hacia el sol) y el lado nocturno (lado opuesto al sol) de la magnetosfera resulta de la presión dinámica y magnética ejercida sobre la magnetosfera por el plasma de viento solar magnetizado supersónico . La compresión y expansión de los campos magnéticos del lado diurno y nocturno, respectivamente, se produce de manera similar a la de las líneas de flujo en los experimentos del túnel de viento con obstáculos romos como esferas.

Sé que se debe al viento solar, pero no cómo ocurre esa compresión y extensión.

Hay una complicación adicional derivada de la presencia de campos magnéticos y un plasma llamado reconexión magnética . Es decir, los campos magnéticos se reconfiguran en el lado diurno y se desplazan hacia el lado nocturno donde se reconfiguran nuevamente. La nueva topología en el lado nocturno experimenta una tensión magnética desequilibrada y se "relaja" a un estado menos tenso, es decir, los campos se vuelven más dipolares, lo que se ve en las simulaciones como que los campos estirados se vuelven menos estirados. Este proceso es dinámico y está en continua evolución. La parte estirada del lado nocturno de la magnetosfera se llama cola magnética y su relajación da como resultado procesos que conducen a la aurora .