Actividad Solar

 

Rayos X Solares:
Status
Campo Geomagnético:
Status

los números representan a las Regiones Activas. En el margen inferior se hace referencia al tamaño, en escala de la Tierra y el planeta Júpiter con respecto al Sol

 

Magnetograma HMI (imagen superior)

coronógrafos (imágenes superior e inferior)

El Sol
Nuestro Astro Rey emite luz en todos los colores, pero puesto que el amarillo es la longitud de onda más brillante del Sol, ése es el color que vemos a ojo desnudo. Los instrumentos especializados pueden observar la luz mucho más allá de los rangos visibles a simple vista. Diferentes longitudes de onda transmiten información sobre distintos componentes de la superficie y la atmósfera del Sol.

El Sol ejerce una influencia determinante sobre el clima y el entorno espacial de la Tierra. En condiciones normales, los rayos solares calientan adecuadamente nuestro planeta azul, propiciando agua en forma líquida en buena parte de la superficie terrestre y posibilitando que la vida anime en miríadas de formas. Ese calentamiento suave procede de un flujo incesante de energía solar, que, por lo que sabemos, ha permanecido constante sobre la Tierra a lo largo de períodos geológicos. Ahora bien, cuando el astro experimenta un episodio particularmente intenso de manchas solares, se hacen más frecuentes las violentas tormentas que agitan grandes masas de plasma magnético hacia la Tierra. Los efectos del Sol en nuestro planeta son evidentes, el clima es afectado en gran medida por la radiación solar recibida. Se sabe, a ciencia cierta que la actividad solar varía en ciclos; tales ciclos estan conformados por períodos de aprox. 11 años donde se modifica su campo magnético aumentando la cantidad de radiación recibida, aunque aún no se consiguen calcular la duración y sus consecuencias.

Uno de los efectos que más preocupa son las tormentas de radiación solar que pueden inutilizar los satélites de los que dependemos para pronosticar el clima o para que funcionen los GPS.

Sumado a esto, las tormentas solares tienen un gran efecto sobre las regiones polares de nuestro planeta; cuando los aviones vuelan sobre los polos pueden experimentar afectaciones en las transmisiones de radio, errores de navegación e incluso problemas en los sistemas.

Uno de los casos más  famosos es el apagón de Quebec, en 1989, el cual dejó a algunos canadienses sin energía durante seis días.

Para estudiar y conocer tales actividades el Observatorio de Dinámica Solar, o SDO, nos alcanza diariamente imágenes en 10 longitudes de onda diferentes, medido en angstroms (Å), con su instrumento AIA. El instrumento HMI (Helioseismic and Magnetic Imager) de SDO se centra en el movimiento y las propiedades magnéticas de la superficie del Sol y proporciona 3 imágenes adicionales.

Angstroms (Å): Unidad de medida equivalente a la diez mil millonésima parte del metro, 0.000,000,000,1 metros, cuyo símbolo se presenta con la letra sueca Å, utilizada principalmente para indicar las longitudes de onda de la luz visible. En un centímetro caben 10 millones de angstroms.

La luz visible va aproximadamente desde los 3.600 Å del color violeta extremo hasta los 7.600 Å del rojo en el límite de la visión. Entre ambos se encuentran los demás colores.

Llamarada Solar: es una explosión en el Sol que ocurre cuando la energía almacenada en campos magnéticos torcidos (usualmente localizados encima de las manchas solares) es soltada repentinamente. Las llamaradas producen un estallido de radiación a través del espectro electromagnético, desde las ondas de radio hasta los rayos-X y los rayos-gamma.

Los científicos clasifican a las llamaradas solares de acuerdo a su brillo en rayos-X, en el intervalo de 1 a 8 Angstroms.
Existen cinco categorías:

  • Llamaradas de clase X son grandes; son eventos de gran magnitud que pueden desatar apagones en las ondas de radio en todo el planeta así como tormentas de radiación de larga duración.
  • Llamaradas de clase M son de tamaño mediano; pueden generalmente causar ligeros apagones en el radio que afectan las regiones polares de la tierra. A veces hay tormentas de radiación menores tras de una llamarada de clase M. Comparados con los eventos de tipo X y M.
  • Llamaradas de clase C son pequeñas y de consecuencias poco notorias aquí en la Tierra.
  • Llamaradas de clase A y B son las más pequeñas.

Estas llamaradas tienen pico de flujo (en vatios por metro cuadrado, W/m2) de 100 a 800 picómetro rayos-X cerca de la Tierra, medido en la nave del GOES. Cada clase tiene un pico de flujo diez veces mayor que la anterior, con las llamaradas de clase X con un flujo máximo de 4.10 W/m2 fin..

Cada categoría de llamaradas de rayos X tiene nueve subdivisiones que corren desde, p.ej., C1 a C9, M1 a M9, y X1 a X9. Una llamarada X6 desató una tormenta de radiación alrededor de la Tierra que fué apodada Evento del Día de la Bastilla.

Regiones Activas (RA): es un área donde el campo magnético es particularmente fuerte. Con frecuencia, las manchas solares se forman en regiones activas. Las regiones activas se ven brillantes cuando son observada en rayos X o ultravioleta (ver imagen azulada arriba). Generalmente, estas regiones activas están asociadas con actividad solar en forma de destellos solares y eyecciones de masa coronal (EMC o CME en inglés).

Coronógrafo: es un telescopio que puede ver cosas que estén muy cerca del Sol. Para esto se utiliza un disco que bloquea la superficie brillante del Sol y que de este manera revela la corona solar, que es más tenue, asi como estrellas, planetas y cometas de orbita rasante al Sol. En otras palabras, un coronógrafo produce un eclipse solar artificial.

El Observatorio Solar y Heliosférico (llamado SOHO por las siglas en inglés de Solar and Heliospheric Observatory) tiene dos coronógrafos en su sistema, uno con un campo de visión de 3 grados (llamado coronógrafo “C2”) y otro con un campo de visión de 16 grados (llamado coronógrafo “C3”). Por comparación, el Sol mismo subtiende un ángulo de 0.5 grados. Las imágenes del coronógrafo C2 son usualmente de color rojo; las imágenes del coronógrafo C3 son tradicionalmente de color azul (correspondientes a las últimas dos imágnes).

Eyección de Masa Coronal: (EMC ó CMEs por las siglas en inglés de Coronal Mass Ejections) son gigantescas burbujas de gas electrificado que salen del Sol. Estas burbujas pueden llevar consigo hasta 10 mil millones de toneladas de material solar y desatar espectaculares tormentas geomagnéticas si llegan a chocar con la magnetósfera de la Tierra. Las CMEs que usualmente viajan a velocidades de entre 500 y 1500 km/s, tardan de 2 a 3 días en recorrer los 150 millones de km. que separan a la Tierra del Sol.

Las CMEs que apuntan hacia la Tierra son llamadas “eventos del halo”, debido a la manera en que se ven en las imágenes de coronógrafo. Conforme la nube en expansión de una CME dirigida a la Tierra se hace más y más grande, parece envolver al Sol, formando un halo alrededor de nuestra estrella (ver imagen derecha ejemplo).

 

H alfa: (Hidrógeno alfa) la primera transición atómica de la serie de Balmer del átomo de hidrógeno; longitud de onda: 656.3 nm. Esta línea de absorción del hidrógeno neutro se localiza en la parte roja del espectro visible y es muy conveniente para las observaciones solares. La línea H alfa es usada universalmente para observaciones de llamaradas solares, filamentos, prominencias y la estructura fina de las regiones activas.

Evento de Protones: El gráfico que lo representa se actualiza cada 5 minutos y proporciona información actualizada sobre los niveles de protones de energía baja y alta que fluyen actualmente a través de la Tierra. Los datos se miden a través de un sensor a bordo de la nave GOES-13.

El sol es una gran masa de energía y produce protones de alta energía. El viento solar lleva estos protones a través de nuestro Sistema Solar. Sin embargo durante la actividad de la llamarada solar, los protones energéticos son soplados violentamente hacia el exterior, a veces con dirección hacia la tierra. Los protones energéticos pueden alcanzar nuestro planeta dentro de los 30 minutos del pico de una llamarada mayor. Durante un evento de este tipo (los grandes también se conocen como eventos de protones solares), la Tierra es regada con partículas solares altamente energéticas (principalmente protones) liberadas del sitio de la llamarada. Cuando estos protones llegan a la Tierra y entran en la atmósfera sobre las regiones polares, se produce una ionización mucho mejorada en altitudes inferiores a 100 km. La ionización a estas bajas altitudes es particularmente efectiva en la absorción de las señales de radio HF y puede hacer que las comunicaciones HF sean imposibles en todas las regiones polares. Este efecto se llama apagones de radio. Este tipo de evento también se conoce como Evento de Absorción de Cap Polar o PCA.

Tormentas Geomagnéticas: es una perturbación temporal de la magnetósfera terrestre que puede ser causada por una onda de choque de viento solar y/o una eyección de masa coronal (EMC o CME por sus siglas en inglés) que interactúa con el campo magnético terrestre. El incremento en la presión del viento solar inicialmente comprime la magnetosfera. El campo magnético del viento solar interactúa con el campo magnético de la Tierra y transfiere la energía a la magnetosfera. Ambas interacciones causan un incremento en el movimiento del plasma a través de la magnetosfera (conducido por campos eléctricos incrementados dentro de la magnetosfera) y un incremento en la corriente eléctrica en la magnetosfera e ionosfera. La presión del viento solar sobre la magnetosfera aumentará o disminuirá en función de la actividad solar. Las tormentas magnéticas tienen una duración de 24 a 48 horas, aunque su duración puede prologarse durante varios días seguidos.

El “índice K” es un índice local cuasi-logarítmico que mide en periodos de 3 horas, la actividad geomagnética relativa con respecto a la curva de lo que se asume como un día sin actividad. El índice corre de 0 a 9. EL índice K mide la desviación del componente horizontal con mayor perturbación del campo magnético.

Activa: K = 4.
Tormenta Menor: K = 5.
Tormenta Severa o Mayor: K > 6.

Escala de valores kp, para interpretar la tabla 3 Actividad Geomagnética (Geomagnetic Ativity)

Kp               NOAA           Estado
Kp = 0      Sin tormenta    Campo geomagnético inactivo
Kp = 1      Sin tormenta    Campo geomagnético muy tranquilo
Kp = 2      Sin tormenta    Campo geomagnético tranquilo
Kp = 3      Sin tormenta    Campo geomagnético intranquilo
Kp = 4      Sin tormenta    Campo geomagnétic activo
Kp = 5      G1                    Tormenta geomagnética menor
Kp = 6      G2                    Tormenta geomagnética moderada
Kp = 7      G3                    Tormenta geomagnética mayor o fuerte
Kp = 8      G4                    Tormenta geomagnética severa
Kp = 9      G5                    Tormenta geomagnética muy severa

Principales efectos y consecuencias de las tormentas solares

Entre los principales efectos y problemas que pueden causar las llamaradas y tormentas solares se encuentran:

  1. Alteración de la órbita de satélites: Las capas superiores de la atmósfera se expanden como consecuencia de su ionización lo cual puede interferir con la órbita de satélites de “baja” altura.
  2. Comportamiento errático de equipo electrónico en satélites: Cargas eléctricas pueden acumularse en la superficie de los satélites, provocando falsas señales e iniciando procedimientos correctivos innecesarios. De hecho, esto ya ocurrió con un satélite cuyos motores de impulso comenzaron a activarse, sacándolo de curso.
  3. Mala comunicación con satélites: Aún en el caso de los satélites militares y otros equipos más modernos, diseñados para resistir grandes cantidades de radiación y que no se verían dañados por la misma, su transmisión de información a la tierra puede verse afectada en los momentos en que una llamarada o tormenta solar afecte a la Tierra. El uso de modernos componentes cada vez más pequeños hace algunos satélites más susceptibles a la radiación.
  4. Servicios de voz, data y video degradados o interrumpidos: Los cada vez más comunes servicios que usan satélites para enviar transmitir datos, voz y video y comunicar sistemas y personas alrededor del globo podrán verse degradados e incluso suspendidos por tormentas y llamaradas solares.
  5. Peligro para astronautas y sus instrumentos: Las partículas energéticas aceleradas de las llamaradas solares pueden resultar dañinas para cosmonautas y los instrumentos electrónicos en uso en el espacio, aunque en general estos se encuentran a salvo dentro de sus naves o estaciones espaciales. Pero las misiones de exploración fuera de cabina deberán proporcionar protección y vigilancia para los tripulantes ante las radiaciones solares.
  6. Interrupciones del fluido eléctrico en grandes áreas: Los pulsos electromagnéticos pueden sobrecargar los sistemas de energía eléctrica y provocar interrupciones, en particular en grandes sistemas compuestos por la interconexión de múltiples redes de distribución.
  7. Interrupción del servicio GPS: Es cada vez mayor en gran parte de las actividades de navegación, exploración y transporte, tanto a nivel civil como militar y en tierra, aire y mar, el uso del Sistema de Posicionamiento Global o GPS para identificar y monitorear automáticamente la posición de un navío, persona o móvil en cualquier punto del globo. Los equipos de GPS dependen en su totalidad de una red de satélites orbitando alrededor de la Tierra, cuyas señales combina para determinar y proporcionar la ubicación exacta donde nos encontramos. Si fallan los satélites, los sistemas de GPS estarán incapacitados de proporcionar información adecuada o asistir en la corrección de rumbo, cálculo de distancias, períodos de travesía y ubicación específica en una zona. Tómese en cuenta que el Sistema GPS es de importancia vital en maniobras militares y operaciones a distancia, las cuales podrán ver su precisión reducida a un margen de error de 10 a 100 metros (según informes militares) o en circunstancias críticas prescindir por completo del servicio.
  8. Problemas con radares: Los radares en tierra podrán ver afectado su funcionamiento, debido al “ruido” provocado por las tormentas, dejando sus informaciones carentes de valor o incluso con datos errados.
  9. Interrupción de señales de radio: Señales de radio de larga distancia pueden interrumpirse como consecuencia de cambios en la ionosfera terrestre.
  10. Dificultades con la televisión por cable y vía satélite: Los problemas arriba mencionados pueden afectar también los satélites de transmisión televisiva, resultando en problemas en la difusión de la programación.
  11. Problemas con teléfonos celulares y radios portátiles: Que usan la ionosfera para enviar señales de radio, así como aquellos que dependen de satélites para su comunicación.

El problema de una potente llamarada solar

Como problema principal tenemos que, una intensa actividad en nuestro Sol ardiente provoca la acumulación de energía magnética en su atmósfera que en ocasiones es liberada repentina y rápidamente, enviando una llamarada de radiación equivalente a millones de bombas de hidrógeno y energía hasta 10 millones de veces mayor que una erupción volcánica.
Lo que a la Tierra, como astro cercano al Sol, llega no es una onda de calor sino un intenso bombardeo de radiación y partículas cargadas con energía, o neutrinos, que son partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga y espín ½, siendo la atmósfera terrestre la encargada de protegernos de esta terrible radiación a que los mismos astronautas están expuestos y las enormes antenas de instalaciones aeroespaciales pudiesen convertirse en antenas que atraigan la energía bombardeada por estas llamaradas solares causando así gran daño a sus estructuras.
Cables de telecomunicaciones, líneas de alta tensión, tuberías y estructuras similares de longitud considerables pueden hacer el papel de antenas y atraer la energía bombardeada por estas llamaradas solares.
Por lo tanto, es la intención de este informe preliminar dar a conocer los efectos devastadores de una tormenta solar para la humanidad ya que definitivamente seguiremos expuestos a sus radiaciones en los próximos años, haciéndose necesario una información actualizada, veraz y didáctica sobre dicho fenómeno global.
La Tierra como planeta seguirá existiendo, como cuerpo opaco del Sistema Solar pero toda la capa de vida que forma su superficie podría extinguirse por este evento catastrófico que nos amenaza marcando el fin de un ciclo de vida en la historia de nuestro planeta; sin embargo, esto está por verse.
Como justificación de este informe se dice que toda actividad solar en los últimos años está siendo minuciosamente seguida por los expertos a fin de predecir las próximas tormentas solares que podrían acabar con la vida en la Tierra iniciando un nuevo ciclo y con una nueva humanidad luego de tan impresionante desastre global.
Los constantes cambios climáticos en el mundo y en nuestro país, los cambios de temperatura, flora y fauna en una misma temporada, las constantes fallas de sistemas electrónicos satelitales, la posibilidad de que las comunicaciones colapsen en los últimos años a nivel global, prestan principal atención en la realización de esta investigación científica.
Los eventos naturales de gran magnitud como los sismos, inundaciones y en este caso un evento natural externo a nuestro planeta, una tormenta solar o geomagnética, aterran a la humanidad y la pone indefensa, sin embargo hay esperanza para todos nosotros los seres humanos.

Ciclo Solar: 1 cliclo solar equivale a 11 años.

Imágenes tomada en el día de la fecha.

Enterese de la actividad solar de mayor relevancia.