Medellín, Octubre 2010
Viento solar y Auroras Polares
A.Campo magnético de la Tierra
La Tierra tiene un campo magnético con polos Norte y Sur. El polo Sur Magnético está ubicado en Canadá, a unos 1800 km del polo Norte geográfico y está moviéndose hacia el norte, en dirección a Alaska.
La aguja de una brújula es un imán con polos norte y sur y su polo norte, que es la guía principal, siempre apunta siempre hacia el sur magnético, cerca al polo norte geográfico..
La magnetósfera es la parte más externa y amplia de la atmósfera terrestre, comienza por encima de la ionosfera, donde las partículas ionizadas de la atmósfera interaccionan con mayor intensidad con el campo magnético terrestre. Es la parte más externa y amplia de la atmósfera terrestre.
Figura 1
Campo magnético de la Tierra
unav.es
¿CÓMO GENERA LA TIERRA SU CAMPOMAGNÉTICO?
La hipótesis más aceptada es que el núcleo terrestre es principalmente hierro líquido. Se trata de un magma muy caliente, un material conductor. Como el planeta gira, el núcleo líquido lo hace, aunque no de manera uniforme. Una rotación no uniforme de un material conductor crea una dínamo, y es ella la que da lugar al campo magnético terrestre, que presenta un polo Norte y un polo Sur.
B.Viento Solar
Inicialmente, el Sol era una bola inmensa de hidrógeno. La fuerza de la gravedad hacia el centro, intentó que ésta bola colapsara, es decir se aplastara en el centro. Cuando se inició este proceso, los átomos de hidrógeno que se encontraban en el núcleo se comprimieron y su temperatura se aumentó a valores muy grandes, iniciándose un proceso de fusión de hidrógeno en helio.
En el ciclo básico de fusión del Hidrógeno, cuatro núcleos de hidrógeno (protones) se unen para formar un núcleo de Helio. La cuestión es mucho más complicada y hay electrones, neutrinos y fotones involucrados en este proceso, que hacen posible la fusión de Hidrógeno hacia helio.
Lo importante es recordar que esta fusión desprende muchísima energía. Esta fusión es la que que genera la energía en nuestro Sol. En realidad en todo el proceso hay pérdida de masa, que es la que se convierte en energía.
Esta energía producida por la fusión produce una fuerza contraria a la de la gravedad, que evita el colapso del Sol.
La batalla de estas dos fuerzas, la de la gravedad y la producida por la fusión se da en la superficie, y esta batalla se refleja en la parte exterior del Sol formando una corona solar, que es como una gran llamarada que envuelve la totalidad de nuestra estrella.
Estas llamas expulsan partículas cargadas de electricidad a través de algo que conocemos como viento solar, al igual que rayos cósmicos y éste se extiende por todo el sistema solar, desde Mercurio hasta Plutón y más allá de éste, pero sus efectos son más notables en los planetas interiores.
El viento solar es el flujo continuo de partículas cargadas, emitido por el Sol. Está compuesto por protones, núcleos de hidrógeno, electrones y núcleos de helio. Estas partículas son expulsadas violentamente. Las partículas alcanzan velocidades muy altas y estas interactúan con la magnetósfera y en general con el campo magnético terrestre.
Este viento solar cuando choca contra los estratos más exteriores de la atmósfera terrestre produce efectos lumínicos conocidos como auroras boreales en las latitudes norte más altas y como auroras australes en las latitudes sur, cercanas al polo Sur geográfico.
Se ha observado que la intensidad el viento solar tiene un periodo de aproximadamente 11 años. En los puntos de gran intensidad se producen tormentas solares, que afectan notablemente las comunicaciones y hasta el flujo de electricidad en la Tierra.
El astrofísico americano Eugene Parker, fue quien primero describió la naturaleza y comportamiento de los vientos solares. Eso ocurrió apenas en los años 50s del siglo pasado.
Se ha observado que, aunque existe un flujo continuo de partículas, en determinadas ocasiones se aumenta la actividad solar y la energía con la cual son expulsadas las partículas ionizadas que conforman el viento solar.
Actividad magnética. Al aumentar la actividad solar y su viento, produce una compresión de la magnetosfera en su cara iluminada, lo cual ya da lugar a un repentino aumento de la intensidad del campo geomagnético a nivel del suelo. Es el primer indicio de que ocurrirá una tormenta magnética.
Auroras Polares
Las auroras Polares son fenómenos lumínicos y auditivos que se producen por la interacción de las partículas del viento solar que penetran o interactúan con nuestra atmósfera. En el hemisferio norte se llaman Auroras Boreales y en el hemisferio sur Auroras Australes.
El exceso de partículas que penetra en la atmósfera crea un campo magnético detectable. Durante este periodo, algunas partículas alcanzan las zonas cercanas a los polos geográficos y se producen colisiones con los átomos de la alta atmósfera, los cuales quedan excitados eléctricamente y producen una energía local, que origina una luminosidad característica, conocida como Aurora Boreal en el hemisferio norte (cerca del polo Norte Geográfico) y como Aurora Austral en el hemisferio sur, también en las cercanías del polo Sur Geográfico. Cuando la tormenta solar es muy intensa, las Auroras Boreales logran verse en latitudes norte medias, como en Europa y las Auroras Australes en latitudes sur medias, tales como Australia y Nueva Zelanda.
Igualmente, de la misma forma que hay picos de viento solar de gran intensidad que hacen la que las Auroras lleguen hasta latitudes intermedias, también hay periodos de baja intensidad del viento solar.
Cómo se explicaban en el pasado las Auroras Polares?
En la Edad Media, con todos sus mitos y leyendas, batallas entre caballeros y guerras, la interpretación era de grandes batallas en el cielo, ejércitos en lucha y tropas a caballo. Miedo y terror, anuncios de grandes catástrofes, aparecían ligados en esas épocas a los fenómenos aurorales.
Para los habitantes cercanos al Polo Norte, estas auroras estaban asociadas a leyendas respecto de espíritus y seres extraterrestres, ángeles y demonios.
El sonido silbante que acompañaba, a veces, a la aurora, eran las voces de esos espíritus intentando comunicarse con las gentes de la tierra.
Figura 2
Aurora Boreal
Videosydiversion.com
Figura 3
Aurora Boreal en la región Ártica
Nasa.gov
En la figura 3 se observa que la Aurora Boreal se presenta en las regiones cercanas al polo Norte, ya que por la forma del campo magnético de la Tierra, los punto débiles, por donde entran la mayoría de las partículas cargadas que trae el viento solar, es por los polos.
Qué sucede cuando el viento solar se debilita?
En los periodos en los cuales el viento es más débil hay repercusiones a lo largo de todo el sistema solar, comenzando por la heliosfera. La heliosfera es una burbuja de magnetismo que brota del Sol y que envuelve todos los planetas, desde Mercurio hasta Plutón y más allá.
La heliosfera es el escudo de defensa de nuestro sistema solar contra los rayos cósmicos galácticos. Las partículas de alta energía que provienen de los agujeros negros y de las supernovas tratan de entrar a nuestro sistema solar, pero la mayoría son desviadas por los campos magnéticos de la heliosfera. Es decir, en los periodos de menor intensidad del viento solar, somos más vulnerables al ataque de rayos cósmicos provenientes del espacio exterior.
Figura 4
Interacción viento solar y la magnetósfera
Fayerwayer.com
Declinación Magnética
El norte de una brújula apunta hacia el polo sur magnético de la Tierra, que no coincide con el norte verdadero o celeste, el cual está determinado por la estrella Polaris. La diferencia entre estos dos nortes se denomina declinación magnética y es variable para cada punto de la Tierra y además varía en el tiempo.
La declinación es negativa si el norte verdadero está al oeste del norte magnético de la brújula y es positiva si el norte verdadero está al este del norte magnético de la brújula.
En Medellín la declinación hoy es de -5.41º , lo que indica que el norte verdadero, siempre está 5.41º a la izquierda (Oeste) del norte magnético que nos entrega la brújula.
En el siguiente url podemos encontrar el valor de la declinación magnética en cualquier punto de la Tierra.
Figura 5
Declinación Magnética en Medellín Colombia
C. Cómo afecta la cotidianidad en la Tierra, la variación de la intensidad del viento solar?
1. Auroras Polares.
2. Electricidad
En épocas de gran intensidad del viento solar, muchas partículas que logran penetrar hasta las capas inferiores de la atmósfera y aun, hasta el suelo, energizan los cables de conducción de energía, produciendo sobrecargas eléctricas que pueden dañar los sistemas de conducción y las plantas eléctricas de conversión y distribución.
En los años 90s una sobrecarga debida a la gran intensidad de viento solar, produjo un apagón en Quebec Canadá y regiones del sur de Canadá y del norte de los Estados Unidos.
3. Protección de radiación cósmica.
La Tierra está permanentemente siendo bombardeada por rayos cósmicos que provienen de supernovas, agujeros negros, púlsares y estrellas de neutrinos. La heliosfera es el escudo protector contra esos rayos dañinos o mortales. En las épocas de baja intensidad solar, la heliosfera se reduce mucho y hace que la Tierra y los otros planetas del sistema solar sean más vulnerables a estos rayos.
4. Comunicaciones
Muchos sistemas de comunicaciones utilizan la ionosfera para reflejar señales de radio a grandes distancias. Vientos solares de gran intensidad pueden dañar las comunicaciones de radio de alta frecuencia en todas las latitudes. Muchas de las señales son reflejadas en forma irregular y siguen rutas de propagación inesperadas. Las estaciones comerciales de televisión y radio son poco afectadas por la actividad solar, pero las comunicaciones entre los aeropuertos y los aviones, al igual que las comunicaciones con los barcos pueden ser deterioradas y hasta suspendidas y los radares militares son grandemente afectados. Las señales de los satélites podrían igualmente perturbarse y éstos en la práctica podrían quedar temporalmente inutilizables.
La Nasa tiene previsto para un futuro cercano un incremento inusual de la actividad solar. Si la intensidad del campo llegare a ser muy grande, se prevén graves problemas en las comunicaciones y en el suministro de electricidad a los hogares. Lo anterior podría llegar a ser calamitoso, ya que una falla global en las comunicaciones afectaría no sólo las comunicaciones familiares, sino las bancarias, industriales, aéreas, marítimas, metros y ferrocarriles y un colapso de este tipo, en una sociedad totalmente dependiente de las comunicaciones, podría llegar a tener efectos negativos que no somos capaces de imaginar.
No obstante, el colapso sería temporal, porque como hemos dicho antes, la intensidad del viento solar es cíclica y a periodos de alta intensidad lo siguen periodos de mediana y baja intensidad.
Figura 6
Daño en las comunicaciones
Juan Fernando Sanin E
Juanfernando.sanin@gmail.com
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