El viento solar , la corriente de partículas cargadas eléctricamente que emanan de la corona, la capa atmosférica exterior del Sol, representa una amenaza para la vida y la tecnología eléctrica que sustenta la sociedad humana moderna. El campo magnético terrestre ofrece protección contra el viento solar entrante al desviarlo. Eventos solares drásticos , como la eyección masiva de plasma cargado eléctricamente desde la corona del Sol, generan perturbaciones en el viento solar . Por lo tanto, el estudio de estas perturbaciones (denominadas meteorología espacial ) es fundamental. Las eyecciones de masa coronal (CME), también llamadas tormentas solares o tormentas espaciales , están asociadas con las ráfagas de radio solares . El estudio de las ráfagas de radio solares en los radiotelescopios puede proporcionar información sobre las CME y las condiciones del viento solar. El primer estudio estadístico (publicado recientemente) de 446 ráfagas de radio de tipo IV registradas en el último ciclo solar 24 (cada ciclo se refiere al cambio en el campo magnético del Sol cada 11 años) reveló que la mayoría de las ráfagas de radio solares de tipo IV de larga duración estuvieron acompañadas de eyecciones de masa coronal (CME) y perturbaciones en las condiciones del viento solar.
Así como el clima terrestre se ve afectado por las perturbaciones del viento, el clima espacial se ve afectado por las perturbaciones del viento solar. Pero ahí terminan las similitudes. A diferencia del viento terrestre, que está compuesto de aire formado por gases atmosféricos como nitrógeno, oxígeno, etc., el viento solar consiste en plasma sobrecalentado compuesto por partículas con carga eléctrica como electrones, protones, partículas alfa (iones de helio) e iones pesados que emanan continuamente de la atmósfera del Sol en todas direcciones, incluida la dirección de la Tierra.
El Sol es la fuente última de energía para la vida en la Tierra, por lo que es respetado en muchas culturas como dador de vida. Pero también existe otra cara de la moneda. El viento solar, el flujo continuo de partículas cargadas eléctricamente (es decir, plasma) que se origina en la atmósfera solar, representa una amenaza para la vida en la Tierra. Gracias al campo magnético terrestre, que desvía la mayor parte del viento solar ionizante (lejos de la Tierra), y a la atmósfera terrestre, que absorbe la mayor parte de la radiación restante, se proporciona protección contra la radiación ionizante. Pero hay más: además de la amenaza para las formas de vida biológicas, el viento solar también representa una amenaza para la electricidad y la sociedad moderna impulsada por la tecnología. Los sistemas electrónicos e informáticos, las redes eléctricas, los oleoductos y gasoductos, las telecomunicaciones, las comunicaciones por radio, incluidas las redes de telefonía móvil, el GPS, las misiones y programas espaciales , las comunicaciones por satélite, internet, etc., todo esto puede verse potencialmente interrumpido y paralizado por perturbaciones en el viento solar . Los astronautas y las naves espaciales corren un riesgo particular. En el pasado se han dado varios casos similares; por ejemplo, el apagón de Quebec en marzo de 1989 , en Canadá, causado por una erupción solar masiva, dañó gravemente la red eléctrica. Algunos satélites también sufrieron daños. Por lo tanto, es fundamental vigilar las condiciones del viento solar en las proximidades de la Tierra: cómo sus características, como la velocidad y la densidad, la intensidad y la orientación del campo magnético , y los niveles de partículas energéticas (es decir, el clima espacial ), afectarán a las formas de vida y a la sociedad humana moderna.
Al igual que con la predicción meteorológica, ¿se puede predecir también el clima espacial ? ¿Qué determina el viento solar y sus condiciones en las proximidades de la Tierra? ¿Es posible anticipar cambios importantes en el clima espacial para tomar medidas preventivas y minimizar su impacto en la Tierra? Y, ¿por qué se forma el viento solar?
El sol es una bola de gas caliente cargado eléctricamente y, por lo tanto, no tiene una superficie definida. La capa de fotosfera se trata como la superficie del sol porque esto es lo que podemos observar con la luz. Las capas debajo de la fotosfera hacia el interior, hacia el núcleo, son opacas para nosotros. La atmósfera solar está formada por capas sobre la superficie de la fotosfera del sol. Es el halo gaseoso transparente que rodea al sol. Mejor vista desde la Tierra durante el eclipse solar total, la atmósfera solar tiene cuatro capas: cromosfera, región de transición solar, corona y heliosfera.
El viento solar se forma en la corona, la segunda capa (desde el exterior) de la atmósfera solar. La corona es una capa de plasma muy caliente. Mientras que la temperatura de la superficie del Sol es de unos 6000 K, la temperatura media de la corona es de unos 1-2 millones de K. Conocida como la "paradoja del calentamiento coronal", el mecanismo y los procesos de calentamiento de la corona y la aceleración del viento solar a velocidades muy altas y su expansión en el espacio interplanetario aún no se comprenden bien, ² aunque en un artículo reciente, los investigadores han intentado resolver esto a través de fotones de origen axión (la hipotética partícula elemental de materia oscura) ³.
Ocasionalmente, se expulsa una enorme cantidad de plasma caliente desde la corona hacia la capa más externa de la atmósfera solar (heliosfera). Estas eyecciones de plasma, llamadas eyecciones de masa coronal (CME, por sus siglas en inglés), generan grandes perturbaciones en la temperatura, velocidad y densidad del viento solar, así como en el campo magnético interplanetario . Esto crea fuertes tormentas magnéticas en el campo geomagnético de la Tierra⁴ . La erupción de plasma desde la corona implica la aceleración de electrones y partículas cargadas, lo que genera ondas de radio. Como resultado, las eyecciones de masa coronal (CME, por sus siglas en inglés) también se asocian con ráfagas de señales de radio provenientes del Sol⁵ . Por lo tanto, los estudios del clima espacial implican el estudio del momento y la intensidad de las eyecciones de plasma desde la corona, junto con las ráfagas solares asociadas, que son ráfagas de radio de tipo IV de larga duración (más de 10 minutos).
La ocurrencia de ráfagas de radio en los ciclos solares anteriores (el ciclo periódico del campo magnético del Sol cada 11 años) en relación con las eyecciones de masa coronal (CME) se ha estudiado en el pasado.
Un estudio estadístico reciente a largo plazo realizado por Anshu Kumari et al. de la Universidad de Helsinki sobre las ráfagas de radio observadas en el ciclo solar 24, arroja más luz sobre la asociación de las ráfagas de radio de larga duración y frecuencia más amplia (llamadas ráfagas de tipo IV) con las eyecciones de masa coronal (CME). El equipo descubrió que alrededor del 81 % de las ráfagas de tipo IV fueron seguidas por eyecciones de masa coronal (CME). Alrededor del 19 % de las ráfagas de tipo IV no estuvieron acompañadas por CME. Además, solo el 2.2 % de las CME están acompañadas por ráfagas de radio de tipo IV 6.
Comprender de forma gradual la cronología de las explosiones de tipo IV de larga duración y las eyecciones de masa coronal (CME) ayudará a diseñar y planificar los programas espaciales actuales y futuros , con el fin de reducir su impacto en dichas misiones y, en última instancia, en las formas de vida y la civilización en la Tierra.
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DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2102111
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Referencias:
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- Aschwanden MJ et al 2007. La paradoja del calentamiento coronal. The Astrophysical Journal, Volumen 659, Número 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070
- Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. Solución del problema de calentamiento coronal mediante fotones de origen axiónico. Physics of the Dark Universe Volumen 31, enero de 2021, 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746
- Verma PL., Et al 2014. Eyecciones de masa coronal y alteraciones en los parámetros del plasma del viento solar en relación con las tormentas geomagnéticas. Journal of Physics: Conference Series 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060
- Gopalswamy N., 2011. Eyecciones de masa coronal y emisiones de radio solar. Centro de datos CDAW de la NASA. Disponible en línea en https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Consultado el 29 de enero de 2021.
- Kumari A., Morosan DE. Y Kilpua EKJ., 2021. Sobre la aparición de explosiones de radio solares de tipo IV en el ciclo solar 24 y su asociación con eyecciones de masa coronal. Publicado el 11 de enero de 2021. The Astrophysical Journal, Volumen 906, Número 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878
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