Clima espacial: lo que tienes que saber
30 agosto, 2018
Para entender qué es, qué fenómenos provoca y cómo nos afecta el clima espacial, es importante empezar por entender cómo funciona el Sol. Esta estrella es el cuerpo principal de nuestro sistema, por lo tanto, el principal responsable de los fenómenos que se generan en todo el entorno planetario y eso, por supuesto, incluye a la Tierra y a todos sus habitantes.
El Sol es una enorme estrella de gas, que crea energía en su interior a temperaturas aproximadas de 15 millones de grados Celsius; una presión altísima que provoca reacciones nucleares y que libera protones (núcleos de hidrógeno) y partículas alfa (núcleos de helio).
Su superficie, llamada fotósfera, no es solida, sino una capa de 100km de espesor de gases, plasma y flujos de energía; una capa muy delgada en realidad si la comparamos con el radio de 700,000 km del Sol.
La fotósfera expulsa todo el tiempo flujos de partículas y magnetismo llamado viento solar. Cuando hay un incremento de actividades electromagnéticas se pueden generar otros fenómenos como las explosiones de radiación o los flujos de plasma, llamados eyecciones de masa coronal (EMC). Estos fenómenos son los que pueden ocasionar una tormenta geomagnética o lo que conocemos como tormenta solar.
Las propiedades solares y los conjuntos de fenómenos que estas provocan, así como la medición y el análisis, las influencias directas e indirectas y su interacción con el medio interplanetario y con la atmósfera y la superficie terrestre es lo que se conoce como clima espacial.
Veamos qué son y qué ocasionan cada uno de estos fenómenos asociados con el clima espacial.
1. Viento solar
Son partículas cargadas que fluyen constantemente fuera del Sol en todas direcciones del espacio y a velocidades de aproximadamente 400 km/s. El viento solar es generado desde la atmosfera solar, llamada corona. Estas partículas cargadas llegan a la Tierra en 8 minutos, sin embargo gracias al campo magnético terrestre no logran atravesar la atmósfera y no son un peligro para nosotros. No obstante, los astronautas, los satélites y las naves espaciales corren el riesgo de ser golpeados por estas partículas. Cuando la fuerza con la que llegan estas partículas es más intensa y logran atravesar la atmósfera, se generan las auroras boreales o australes (dependiendo el hemisferio donde se observan).
La temperatura de la corona es tan alta que la gravedad del Sol no alcanza a retenerla. Las razones de por qué la corona solar tiene estos grados tan elevados de temperatura aún sigue siendo una incógnita. Por este motivo sigue siendo difícil comprender en detalle cómo y en dónde se aceleran los gases coronales que producen el viento solar.
2. Manchas solares
Las manchas solares son regiones más frías en comparación con la fotósfera, por lo mismo son más oscuras que el resto de la superficie. La zona más oscura de la mancha es la “umbra,” y es donde el campo magnético es más fuerte; alrededor de los bordes, el campo se debilita, por lo que se le llama “penumbra”.
Estas manchas son el resultado de la interacción del plasma de la fotósfera y el campo magnético del Sol. Según los científicos estas manchas solares son la evidencia más clara de la existencia de este campo magnético.Estas manchas se forman porque el material en la parte ecuatorial del Sol viaja más rápido que el material en los polos, por lo que las líneas del campo magnético se tuercen.
Cuando el campo magnético esta lo suficientemente fuerte y torcido, los flujos de corriente que fluyen en él crean cuerdas o filamentos de magnetismo. La mayor parte de estos filamentos se forman al interior del Sol, sin embargo parte de éstos logran atravesar la capa visible de la superficie y se traducen en dos manchas solares con polos opuestos.
Las manchas solares siempre aparecen en pares, pues literalmente una es el norte magnético y otra el sur, con el filamento actuando como imán entre las dos.
La fotósfera tiene una temperatura de 5,526.85 grados centígrados, en comparación, las manchas aproximadamente 3,526.85 grados centígrados, por lo tanto, se ven más oscuras que las regiones brillantes y calientes que las rodean. Si una mancha solar estuviera en el cielo nocturno alumbraría 10 veces más que la luna llena.
Así mismo, los tamaños varían, normalmente van de 2,500 a 50,000 km de diámetro; pueden alcanzar tamaños similares al del planeta Neptuno o al de la Tierra.
Ciclo de actividad solar cada 11 años
El Sol tiene ciclos de actividad que se intensifican cada 11 años. Estos 11 años se definen por un número creciente y luego decreciente de manchas solares. Al inicio de un ciclo, las manchas aparecen en alturas de entre 25 y 30 grados al norte y sur del ecuador; mientras que el ciclo avanza van apareciendo más cercanas al ecuador, y la última tiende a aparecer entre los 5 y 10 grados del centro. Las manchas nunca aparecen en alturas tan cercanas a los polos.
Los ciclos solares se pueden superponer, por lo que las manchas solares de un nuevo ciclo pueden aparecer mientras aun estén las manchas del viejo ciclo, por lo que suele ser difícil determinar cuando acaba e inicia un ciclo solar.
El último ciclo solar fue el número 24, que comenzó en 2008 y se esperaba que terminara en 2019; sin embargo una mancha solar recientemente apareció con características distintas a las manchas solares en extinción del ciclo 24. Los científicos apuntan a que esta nueva mancha pueda indicar el inicio adelantado del próximo ciclo solar, el número 25.
3. Fulguraciones o llamaradas solares
La actividad incesante del Sol también puede producir intensa energía magnética que da lugar a explosiones más intensas llamadas fulguraciones, o lo que conocemos como llamaradas solares. Estas llamaradas se producen en el mismo campo magnético que da pie a las manchas solares.
Cuando dos filamentos de magnetismo que fluyen en el campo magnético se cruzan, la energía explota hacia el exterior en forma de llamaradas lanzando rayos x y partículas cargadas. Cuando estas erupciones atraviesan la corona, que se encuentra a unos 2 millones de grados centígrados, sus gases se llegan a calentar de 10 a 20 millones de grados centígrados y ocasionalmente hasta 100 millones de grados, que puede ser comparado con 100 millones de bombas atómicas explotando al mismo tiempo, según científicos de la NASA.
Como las fulguraciones están conectadas con las manchas solares, también tienden a seguir un ciclo de 11 años. En el momento más activo del ciclo pueden ocurrir varias llamaradas solares, con una duración de 10 minutos aproximadamente.
Clasificación de las llamaradas solares
Las llamaradas solares se clasifican en cinco letras de acuerdo a su fuerza: A,B,C,M y X; las del tipo A son las más débiles y, por el contrario, las de tipo X son las más potentes y peligrosas. Cada una de estas clasificaciones es 10 veces más potente que la anterior y dentro de cada clase hay una escala del 1 al 9, por lo que una llamarada solar puede ser de clase M1.0 o M9.0.
Las llamaradas solares salen disparadas a la velocidad de la luz por lo que pueden llegar a la Tierra en tan solo 8 minutos. Junto con el viento solar, las fulguraciones pueden alcanzar la atmósfera terrestre y producir las auroras. Las llamaradas de clase X tienen un efecto mucho mayor en la Tierra, pues pueden causar tormentas geomagnéticas y afectar las señales y causar interferencia en las telecomunicaciones.
4. Eyecciones de masa coronal
Las eyecciones de masa coronal, o CMEs por sus siglas en inglés, son nubes masivas de plasma y partículas cargadas disparadas hacia el espacio a millones de kilómetros por hora.
Se forman cuando los filamentos del campo magnético se deforman tanto que se rompen y aunque se vuelven a unir en otro punto, los huecos que se forman ya no pueden detener el plasma de la superficie solar, por lo que el plasma explota hacia el espacio en forma de una nube y forma una CME.
La nube de plasma caliente y partículas cargadas puede tener un tamaño de hasta 100 mil millones de kilogramos. A diferencia de las fulguraciones, las CMEs tardan de uno a tres días en llegar a la Tierra, pues a pesar de que se disparan a altas velocidades de 11 millones de km/hr, no alcanza a superar la velocidad de la luz. El viento solar puede ayudar a que una nube de plasma acelere su velocidad, sin embargo también puede actuar de manera contraria.
En el punto más alto del ciclo solar se pueden llegar a producir hasta cinco CMEs en 24 hrs terrestres y hasta una por día en los últimos momentos. El diámetro solar es 110 veces más grande que la Tierra, por lo que no todas las eyecciones son dirigidas hacia nosotros, de hecho las expulsiones que emergen del lado contrario a nosotros son totalmente indetectables.
Efectos de una CME
Al igual que las fulguraciones, las eyecciones de masa coronal también causan las llamadas tormentas solares o geomagnéticas. Las tormentas de las eyecciones de masa coronal pueden dañar equipos electrónicos, los transformadores pueden sobrecargarse causando apagones duraderos y las estructuras metálicas, tales como tuberías de petróleo o gas, pueden transportar corrientes que aumenten su corrosión y producir efectos devastadores si no se toman las precauciones necesarias.
5. Tormentas geomagnéticas
Tanto las eyecciones de masa coronal como las fulguraciones producen tormentas solares o geomagnéticas. Cuando la energía de una tormenta alcanza la atmósfera terrestre, las partículas cargadas interactúan con las moléculas del aire de la atmósfera superior y crean las famosas auroras boreales o auroras australes (dependiendo el hemisferio donde se observen).
La tormenta solar más grande registrada fue en 1859, cuando los astrónomos ingleses aficionados, Richard Carrington y Richard Hodgson, observaron las primeras llamaradas solares. Las auroras, que normalmente se pueden observar en los polos, llegaron a observarse en latitudes tropicales. Se dice que los operadores de telégrafos registraron mensajes aún cuando los instrumentos estaban desconectados de la fuente principal, gracias a las corrientes impulsadas de la atmósfera.
Este acontecimiento fue llamado “el evento de Carrington”. Algunos expertos aseguran que si una tormenta similar llegará hoy en día, los efectos serían mucho más severos debido a la cantidad de satélites, artículos electrónicos y la expansión que ha tenido el suministro de energía.
Imagina que repentinamente dejara de funcionar la banca electrónica, todas las transacciones con tarjetas de crédito, la cancelación de miles de vuelos, o incluso que no pudieras hacer uso de tu celular. Sin embargo, una mayor preocupación sería el que las grandes urbes sorpresivamente se quedaran sin energía eléctrica, ocasionando un caos por una semana, un mes o hasta un año.
Ante una tormenta solar severa, éstas son algunas recomendaciones:
- 1.- Reducir al mínimo el uso de la electricidad en empresas, hogares y servicios públicos.
- 2.- Seguir instrucciones de las autoridades competentes en energía y Protección Civil.
- 3.- Restringir el uso del teléfono sólo para situaciones de emergencia.
- 4.- Evitar el uso de ascensores.
- 5.- Revisar planes de evacuación.
- 6.- Tener a la mano kit de emergencia con alimentos no perecederos, agua embotellada y medicamentos.