/ viernes 14 de junio de 2024

Clima espacial, así es el agresivo ambiente en el Sistema Solar

El clima espacial depende de la actividad del Sol. A mayor actividad, observamos cambios más bruscos en el ambiente espacial

Mientras en la Tierra nos preocupamos por las condiciones meteorológicas, lo que llamamos el clima, afuera de la Tierra en el espacio existen variaciones en el entorno espacial, que llamamos clima espacial.

Este clima está impulsado por el Sol, a través del viento solar y las tormentas solares. Y abarca todo el Sistema Solar.

El viento solar está formado por partículas que provienen del Sol: protones, electrones e iones. Y son emitidas todo el tiempo y en todas direcciones. Al aumentar la actividad del Sol, hay más emisión de partículas y plasma y a eso le llamamos tormenta solar.

En nuestro planeta, las variaciones del clima espacial ocasionan auroras y otros fenómenos electromagnéticos en la atmósfera (STEVE, SAR y otros más) así como daños en los satélites y plantas de energía eléctrica en las regiones circumpolares.

El estudio y monitoreo del clima espacial nos ayuda a mejorar nuestra tecnología y evitar que se vea afectada en las tormentas solares. El caso más apocalíptico que se teme, es que una gran tormenta solar destruya nuestra electrónica. Sin embargo, al parecer ya no estamos en esas condiciones de peligro, muchos satélites y plantas de generación de electricidad se recuperan poco después de verse afectadas.

Llamarada solar, clase X3.2 de 2013. | Foto: NASA/SDO

El Sol

El clima espacial depende de la actividad del Sol. A mayor actividad, observamos cambios más bruscos en el ambiente espacial. Por ello es importante estudiarlo, para predecir cómo nos afectará el viento solar y las tormentas solares.

En el Sol identificamos cuatro fenómenos: los destellos, las prominencias, las eyecciones de masa coronal (CME) y las fulguraciones.

Cada 11 años el Sol aumenta su actividad, es cuando aparecen más manchas solares, y entre ellas hay disturbios de plasma, creando arcos de plasma, llamados prominencias o filamentos, que pueden ser decenas de veces más grandes que la Tierra.

Prominencia solar en 2008. | Foto: NASA/STEREO


Los destellos aparecen en la Corona Solar, la atmósfera del Sol. Los destellos presentan un aumento del brillo y al parecer preceden a las fulguraciones.

En las cercanías de las manchas solares, las líneas del campo magnético se enredan y se organizan, provocando fulguraciones, conocidas también como llamaradas solares o erupciones solares. Son la emisión súbita e intensa de radiación electromagnética: rayos X, rayos gamma, ultravioleta, infrarrojo, ondas de radio. Y a menudo preceden a las eyecciones de masa coronal (CME), que son expulsiones enormes de plasma y radiación de alta energía. Es cuando podemos hablar de una tormenta solar. El tamaño de una eyección de masa coronal puede superar el tamaño de la Tierra.

Sin embargo, no todas las emisiones están dirigidas a la Tierra, y de las que sí lo están, no todas las radiaciones llegan a la superficie de la Tierra, el ultravioleta y los rayos X son absorbidos por la ionosfera, una capa externa de nuestra atmósfera. Pero esta interacción causa perturbaciones en las comunicaciones.

Las llamaradas solares se clasifican en función de la intensidad de los rayos X emitidos. Para ello se utilizan las letras A, B, C, M y X, que van desde las menos intensas hasta las más intensas. Además, cada letra va de 1 a 9, es decir, A1, A2 y así hasta A9, le sigue B1, B2, etc. Siendo las más potentes y peligrosas (si están dirigidas a la Tierra) M y X. Por ejemplo X es 10 veces más potente que M, y 100 veces más potente que C.

La llamarada solar del 9 de mayo de 2024 fue clasificada como X2.2 y la del 10 de mayo X3.9. Lo que no se había visto desde 2014.

Eyección de Masa Coronal en 2002. | Foto: NASA/ESA/SOHO

Las Manchas Solares

La característica del aumento de actividad en el Sol es la aparición de las manchas solares, las cuales se crean por el complejo campo magnético del Sol.

Cuando las líneas del campo magnético entran y salen de la superficie del Sol, disminuye la temperatura en esa región y se ve obscuro. Esto explica porqué las manchas aparecen en pares (en donde las líneas entran y salen) y porqué presentan polaridad, como el polo norte y sur en un imán.

Las manchas solares andan por los 3500 °C, mientras el resto de la superficie del Sol alcanza los 6000 °C. Es por el contraste con el Sol que las vemos obscuras. Si pudiéramos tomar una mancha solar y separarla del Sol, brillaría como 50 lunas llenas.

El campo magnético

Cuando las tormentas solares (partículas y plasma) llegan a la Tierra e interactúan con nuestro campo magnético, ocasionan las tormentas geomagnéticas, que son las causantes de auroras y otros fenómenos electromagnéticos atmosféricos.

Gracias a la protección del campo magnético de la Tierra, apareció la vida. Ya que las radiaciones del espacio y del Sol son letales.

En el caso de Marte, al carecer de un campo magnético protector, el viento solar "sopló" hacia el espacio el agua y la atmósfera. Si Marte tuvo en el pasado la posibilidad de tener vida, hoy eso parece haberse perdido.

El campo magnético de Marte y la Tierra. | Gráfico: NASA/MAVEN

En el caso de la Tierra, nuestro campo magnético no es infalible, se viene debilitando, es 9% menos fuerte que hace 200 años. Además, existe una anomalía sobre el Océano Atlántico Sur, entre América del Sur y África del Sur, en donde es más débil, lo que permite la filtración de partículas del espacio en esa región. Esto afectaría satélites y computadoras en aquella zona. Por ejemplo, los satélites de GPS darían información errónea de la ubicación.

Theia colisionando a la Tierra: | Gráfico: NASA/JPL-Caltech

La causa de la anomalía no es del todo conocida, se piensa que tiene que ver con la colisión del protoplaneta Theia, del tamaño de Marte, contra la Tierra hace 4500 millones de años, que produjo la formación de la Luna, con el material expulsado al espacio en la colisión. Theia estaría incrustado en el núcleo de la Tierra. Y es el núcleo que al girar, genera el Campo Magnético.

Estudiar el clima espacial es importante, porque nos ayudará a evitar los efectos dañinos de una tormenta solar.

Manchas Solares en 2014. | Foto: NASA/SDO

Mientras en la Tierra nos preocupamos por las condiciones meteorológicas, lo que llamamos el clima, afuera de la Tierra en el espacio existen variaciones en el entorno espacial, que llamamos clima espacial.

Este clima está impulsado por el Sol, a través del viento solar y las tormentas solares. Y abarca todo el Sistema Solar.

El viento solar está formado por partículas que provienen del Sol: protones, electrones e iones. Y son emitidas todo el tiempo y en todas direcciones. Al aumentar la actividad del Sol, hay más emisión de partículas y plasma y a eso le llamamos tormenta solar.

En nuestro planeta, las variaciones del clima espacial ocasionan auroras y otros fenómenos electromagnéticos en la atmósfera (STEVE, SAR y otros más) así como daños en los satélites y plantas de energía eléctrica en las regiones circumpolares.

El estudio y monitoreo del clima espacial nos ayuda a mejorar nuestra tecnología y evitar que se vea afectada en las tormentas solares. El caso más apocalíptico que se teme, es que una gran tormenta solar destruya nuestra electrónica. Sin embargo, al parecer ya no estamos en esas condiciones de peligro, muchos satélites y plantas de generación de electricidad se recuperan poco después de verse afectadas.

Llamarada solar, clase X3.2 de 2013. | Foto: NASA/SDO

El Sol

El clima espacial depende de la actividad del Sol. A mayor actividad, observamos cambios más bruscos en el ambiente espacial. Por ello es importante estudiarlo, para predecir cómo nos afectará el viento solar y las tormentas solares.

En el Sol identificamos cuatro fenómenos: los destellos, las prominencias, las eyecciones de masa coronal (CME) y las fulguraciones.

Cada 11 años el Sol aumenta su actividad, es cuando aparecen más manchas solares, y entre ellas hay disturbios de plasma, creando arcos de plasma, llamados prominencias o filamentos, que pueden ser decenas de veces más grandes que la Tierra.

Prominencia solar en 2008. | Foto: NASA/STEREO


Los destellos aparecen en la Corona Solar, la atmósfera del Sol. Los destellos presentan un aumento del brillo y al parecer preceden a las fulguraciones.

En las cercanías de las manchas solares, las líneas del campo magnético se enredan y se organizan, provocando fulguraciones, conocidas también como llamaradas solares o erupciones solares. Son la emisión súbita e intensa de radiación electromagnética: rayos X, rayos gamma, ultravioleta, infrarrojo, ondas de radio. Y a menudo preceden a las eyecciones de masa coronal (CME), que son expulsiones enormes de plasma y radiación de alta energía. Es cuando podemos hablar de una tormenta solar. El tamaño de una eyección de masa coronal puede superar el tamaño de la Tierra.

Sin embargo, no todas las emisiones están dirigidas a la Tierra, y de las que sí lo están, no todas las radiaciones llegan a la superficie de la Tierra, el ultravioleta y los rayos X son absorbidos por la ionosfera, una capa externa de nuestra atmósfera. Pero esta interacción causa perturbaciones en las comunicaciones.

Las llamaradas solares se clasifican en función de la intensidad de los rayos X emitidos. Para ello se utilizan las letras A, B, C, M y X, que van desde las menos intensas hasta las más intensas. Además, cada letra va de 1 a 9, es decir, A1, A2 y así hasta A9, le sigue B1, B2, etc. Siendo las más potentes y peligrosas (si están dirigidas a la Tierra) M y X. Por ejemplo X es 10 veces más potente que M, y 100 veces más potente que C.

La llamarada solar del 9 de mayo de 2024 fue clasificada como X2.2 y la del 10 de mayo X3.9. Lo que no se había visto desde 2014.

Eyección de Masa Coronal en 2002. | Foto: NASA/ESA/SOHO

Las Manchas Solares

La característica del aumento de actividad en el Sol es la aparición de las manchas solares, las cuales se crean por el complejo campo magnético del Sol.

Cuando las líneas del campo magnético entran y salen de la superficie del Sol, disminuye la temperatura en esa región y se ve obscuro. Esto explica porqué las manchas aparecen en pares (en donde las líneas entran y salen) y porqué presentan polaridad, como el polo norte y sur en un imán.

Las manchas solares andan por los 3500 °C, mientras el resto de la superficie del Sol alcanza los 6000 °C. Es por el contraste con el Sol que las vemos obscuras. Si pudiéramos tomar una mancha solar y separarla del Sol, brillaría como 50 lunas llenas.

El campo magnético

Cuando las tormentas solares (partículas y plasma) llegan a la Tierra e interactúan con nuestro campo magnético, ocasionan las tormentas geomagnéticas, que son las causantes de auroras y otros fenómenos electromagnéticos atmosféricos.

Gracias a la protección del campo magnético de la Tierra, apareció la vida. Ya que las radiaciones del espacio y del Sol son letales.

En el caso de Marte, al carecer de un campo magnético protector, el viento solar "sopló" hacia el espacio el agua y la atmósfera. Si Marte tuvo en el pasado la posibilidad de tener vida, hoy eso parece haberse perdido.

El campo magnético de Marte y la Tierra. | Gráfico: NASA/MAVEN

En el caso de la Tierra, nuestro campo magnético no es infalible, se viene debilitando, es 9% menos fuerte que hace 200 años. Además, existe una anomalía sobre el Océano Atlántico Sur, entre América del Sur y África del Sur, en donde es más débil, lo que permite la filtración de partículas del espacio en esa región. Esto afectaría satélites y computadoras en aquella zona. Por ejemplo, los satélites de GPS darían información errónea de la ubicación.

Theia colisionando a la Tierra: | Gráfico: NASA/JPL-Caltech

La causa de la anomalía no es del todo conocida, se piensa que tiene que ver con la colisión del protoplaneta Theia, del tamaño de Marte, contra la Tierra hace 4500 millones de años, que produjo la formación de la Luna, con el material expulsado al espacio en la colisión. Theia estaría incrustado en el núcleo de la Tierra. Y es el núcleo que al girar, genera el Campo Magnético.

Estudiar el clima espacial es importante, porque nos ayudará a evitar los efectos dañinos de una tormenta solar.

Manchas Solares en 2014. | Foto: NASA/SDO

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