Cómo nos afecta la actividad solar

Desde 1611, los seres humanos han registrado las idas y venidas de las manchas solares. Su número aumenta y disminuye en un ciclo que dura aproximadamente 11 años. Por lo general, más manchas solares implican más actividad y erupciones en el Sol y viceversa. El número de manchas solares puede cambiar de un ciclo a otro, y 2008 vio el mínimo solar más largo y el más débil desde que los científicos registran los datos del Sol con instrumentos instalados ​​en el espacio.

El mínimo solar ocurre cada 11 años. (Credit: NASA/Goddard Space Flight Center)

Las observaciones han demostrado, sin embargo, que los efectos magnéticos en la Tierra debidos al Sol, como las auroras, no han descendido en sincronía con el ciclo solar. En un artículo que apareció en 16 de mayo 2011, Annales Geophysicae informa que estos efectos en la Tierra, sí alcanzaron en realidad un mínimo, de hecho alcanzaron los niveles más bajos del siglo, pero unos ocho meses más tarde. Los científicos creen que algunos factores en la velocidad del viento solar, y la fuerza y ​​la dirección de los campos magnéticos integrados dentro de ella, ayudaron a producir este descenso anómalo.

"Históricamente, el mínimo solar se define por el número de manchas solares", afirma Bruce Tsurutani, científico de meteorología espacial del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en Pasadena, California, primer autor en el artículo. "Sobre la base de que, el 2008 fue identificado como el período de mínimo solar, pero los efectos geomagnéticos en la Tierra llegaron a su mínimo bastante tiempo después, en 2009, decidimos buscar la causa del mínimo geomagnético", declara.

Aurora asutral (NASA)

Los efectos geomagnéticos en la Tierra debidos al Sol,  son medidos por magnetómetros. Estos efectos normalmente son inofensivos, y el único signo evidente de su presencia es la aparición de auroras cerca de los polos. Sin embargo, en casos extremos, pueden causar fallos de red eléctrica o inducir corrientes peligrosas en largas canalizaciones, por lo que es importante saber cómo los efectos geomagnéticos varían con el Sol.

Hay tres cosas que ayudan a determinar la cantidad de energía del Sol que es transferida a la magnetosfera de la Tierra por el viento solar: La velocidad del viento solar, la fuerza del campo magnético fuera de los límites de la Tierra (conocido como el campo magnético interplanetario) y en qué dirección está apuntando. El equipo, que también incluye a Walter González y Ezequiel Echer del Instituto Nacional Brasileño para Investigaciones Espaciales de São José dos Campos, Brasil, examinó cada componente por separado.

En primer lugar, los investigadores notaron que en 2008 y 2009, el campo magnético interplanetario fue el más bajo de la historia de la era espacial. Esta fue una contribución evidente al mínimo geomagnético. Pero dado que los efectos geomagnéticos no descendieron en 2008, no podía ser el único factor.

Para examinar la velocidad del viento solar, acudieron al Advanced Composition Explorer (ACE) de la NASA, que está en el espacio interplanetario fuera de la magnetosfera de la Tierra, aproximadamente 1,6 millones de kilómetros en dirección al Sol. Los datos del ACE mostraron que la velocidad del viento solar se mantuvo alta durante el mínimo de manchas solares. Sólo más tarde comienza un descenso constante, que correlaciona con el calendario de la disminución de los efectos geomagnéticos.

ACE

El siguiente paso era entender la causa de esta disminución. El equipo encontró al culpable en algo conocido como agujeros de la corona. Los agujeros de corona son zonas en la atmósfera externa del Sol más oscuras y frías. El rápido viento solar disparado el centro de los agujeros de la corona alcanza velocidades de hasta 800 kilómetros por segundo, pero el viento que sale de los lados disminuye a medida que se expande en el espacio.

"Por lo general, durante el mínimo solar, los agujeros de la corona se encuentran en los polos del Sol", dice Giuliana de Toma, científica solar en el Centro Nacional de Investigación Atmosférica, cuya investigación sobre este tema ayudó a dar una idea de este trabajo. "Por lo tanto, la Tierra recibe el viento de sólo los bordes de estos agujeros, que no es muy rápido. Pero en 2007 y 2008, los agujeros de la corona no se limitan a los polos como suele ser lo normal."

Los agujeros de la corona se quedaron en las latitudes bajas a finales de 2008. En consecuencia, el centro de los agujeros se quedó apuntando directamente hacia la Tierra, enviando viento solar de alta velocidad. Sólo cuando finalmente se desplazaron más cerca de los polos en 2009, la velocidad del viento solar dirigido hacia la Tierra empezó a disminuir. Y, por supuesto, los efectos geomagnéticos y avistamientos de auroras disminuyeron con él.

Los agujeros de la corona parecen ser los responsable de que también se haya reducido al mínimo la dirección hacia el sur del campo magnético interplanetario. Los campos magnéticos del viento solar oscilan en su viaje del Sol a la Tierra. Estas fluctuaciones son conocidas como ondas de Alfvén. El viento que sale de los centros de los agujeros de la corona tiene grandes fluctuaciones, lo que significa que el componente sur magnético (como el de otras direcciones) es bastante grande. El viento que viene desde los bordes, sin embargo, tiene fluctuaciones más pequeñas, y en comparación, componentes hacia el sur más pequeños. Así, una vez más, los agujeros de la corona en latitudes más bajas tendrían más posibilidades de conectar con la magnetosfera de la Tierra y causan efectos geomagnéticos, mientras que los agujeros en latitudes medias influirían menos.

Simulación de ondas de Alfvén

La acción conjunta de estos tres factores - baja fuerza del campo magnético interplanetario, combinado con viento solar de menor velocidad y menores fluctuaciones magnéticas debidas a la ubicación de los agujeros - crea el ambiente perfecto para un mínimo geomagnético.

Saber qué situaciones provocan o impiden una intensa actividad geomagnética en la Tierra es un paso hacia una mejor capacidad para predecir cuándo podrían ocurrir tales eventos. Llevarlo a cabo, señala Tsurutani, requiere centrarse en la estrecha relación entre esos efectos y la compleja física del Sol. "Es importante entender mejor todas estas características", añade, "Para entender las causas que producen bajos campos magnéticos interplanetarios así como las causas de los agujeros de la corona en general. Todo esto es parte del ciclo solar. Y todo parte de lo que causa efectos en la Tierra."

Para saber más:

Predicción meteorológica solar a largo plazo

Créditos

Artículo: Science Daily

Traducción y edición: Jesús Canive