Manchas solares. Crédito: NASA/Centro de Vuelo Espacial Goddard.
Desde 1611, los humanos hemos registrado las idas y venidas de manchas negras en el Sol. La cantidad de estas manchas solares aumenta y disminuye en un ciclo de aproximadamente 11 años; más manchas solares significan, generalmente, más actividad y erupciones en el Sol y viceversa. El número de manchas solares puede cambiar de un ciclo a otro, y 2008 fue testigo del mínimo solar más prolongado y débil desde que los científicos han estado monitoreando el Sol con instrumentos espaciales.
Las observaciones han demostrado, sin embargo, que los efectos magnéticos sobre la Tierra que se deben al Sol y causan la aparición de auroras, no disminuyen en sincronía con el ciclo de bajo magnetismo del Sol. Ahora, un artículo en Annales Geophysicae que apareció el 26 de mayo de 2011, informa que esos efectos sobre la Tierra alcanzaron un mínimo –en efecto, alcanzaron sus niveles más bajos del siglo-, pero unos ocho meses más tarde. Los científicos creen que factores en la velocidad del viento solar, y la fuerza y dirección de los campos magnéticos incrustados en él, ayudaron a producir esta disminución anómala.
“Históricamente, el mínimo solar está definido por el número de manchas solares”, dice el científico de clima espacial Bruce Tsurutani del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, quien es el autor principal del artículo. “Basados en que, 2008 fue identificado como el periodo de mínimo solar. Pero los efectos geomagnéticos sobre la Tierra alcanzaron su mínimo mucho tiempo después, en 2009. Por lo que decidimos averiguar qué causó el mínimo geomagnético”.
Los efectos geomagnéticos corresponden básicamente a cualquier cambio magnético en la Tierra debido al Sol, y son medidos por magnetómetros en la superficie de la Tierra. Tales efectos son normalmente inofensivos, cuyo único signo obvio de su presencia es la aparición de auroras cerca de los polos. Sin embargo, en casos extremos, pueden causar fallas en las redes eléctricas en la Tierra o inducir peligrosas corrientes en largos ductos, por lo es importante saber cómo varían los efectos geomagnéticos con el Sol.
Tres cosas ayudan a determinar cuánta energía del Sol es transferida a la magnetósfera de la Tierra desde 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, ya que es necesario un gran componente en dirección sur para conectar exitosamente a la magnetósfera de la Tierra y transferir energía. El equipo –que también incluyó a Walter Gonzalez y Ezequiel Echer del Instituto Nacional Brasileño para Investigación Espacial en 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 en la historia de la era espacial. Eso fue una contribución obvia al mínimo geomagnético. Pero, dado que los efectos geomagnéticos no descendieron en 2008, este podría no ser el único factor.
Para examinar la velocidad del viento solar, se volvieron hacia el Explorador Avanzado de Composición (ACE) de la NASA, que se encuentra en el espacio interplanetario fuera de la magnetósfera de la Tierra, a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros del Sol. Los datos de ACE mostraron que la velocidad del viento solar se mantuvo alta durante el mínimo de manchas solares. Sólo más tarde se inició un descenso constante, correlacionado con el ritmo de declinación de los efectos geomagnéticos.
El siguiente paso fue comprender qué causó ese descenso. El equipo encontró culpable a algo llamado “agujero coronal”. Los agujeros coronales son regiones más oscuras y frías en la atmósfera superior del Sol. El rápido viento solar sale disparado desde el centro de los agujeros coronales a velocidades de hasta unos 800 km/s, pero el viento que fluye desde los lados disminuye su velocidad a medida que se expande en el espacio.
“Generalmente, en el mínimo solar, los agujeros coronales se encuentran en los polos del Sol”, dice Giuliana de Toma, una científica solar del Centro Nacional para Investigación Atmosférica, cuya investigación sobre este tema ayudó a proporcionar ideas para este artículo. “Por lo tanto, la Tierra recibe viento sólo desde los bordes de estos agujeros, el que no es muy rápido. Sin embargo, en 2007 y 2008, los agujeros coronales no estuvieron confinados en los polos como es normal”.
Estos agujeros coronales persistieron a bajas latitudes hacia finales de 2008. Por consiguiente, los centros de los agujeros permanecieron apuntando firmemente hacia la Tierra, enviando rápido viento solar en dirección a la Tierra. Sólo cuando finalmente parecieron acercarse a los polos en 2009, la velocidad del viento solar en la Tierra comenzó a disminuir. Y, por supuesto, los efectos geomagnéticos y junto con ello la observación de auroras.
Los agujeros coronales parecen ser también los responsables de minimizar la dirección sur del campo magnético interplanetario. Los campos magnéticos del viento solar oscilan en su viaje desde el Sol a la Tierra. Esas fluctuaciones se conocen como “ondas de Alfvén”. El viento que viene desde los centros de los agujeros coronales tiene grandes fluctuaciones, lo que significa que el componente magnético de dirección sur –al igual que en todas las direcciones- es bastante grande. El viento que viene desde los bordes, sin embargo, tiene pequeñas fluctuaciones, y componentes de dirección sur más pequeñas. Por lo que, una vez más, los agujeros coronales a bajas latitudes tendrían una buena oportunidad de conectar con la magnetósfera de la Tierra y causar efectos geomagnéticos, mientras que los agujeros a latitudes medias serían menos efectivos.
Trabajando juntos, esos tres factores –la baja fuerza del campo magnético interplanetario, combinado con el viento solar de baja velocidad y las pequeñas fluctuaciones magnéticas debidas a la colocación del agujero coronal- crean el ambiente perfecto para un mínimo geomagnético.
Saber qué situaciones provocan y suprimen la actividad geomagnética intensa en la Tierra es un paso adelante hacia una mejor predicción de cuándo pueden ocurrir tales eventos. Para que así sea, señala Tsurutani, se requiere centrarse en la estrecha conexión entre tales eventos y la compleja física del Sol. “Es importante para comprender mejor todas estas características”, dijo. “Para comprender qué causa los bajos campos magnéticos interplanetarios y qué provoca los agujeros coronales en general. Todo esto es parte del ciclo solar. Y todo esto causa efectos en la Tierra”.
Fuente Original: Cosmo Noticias - JPL
