El Sol presenta unas manchas imperceptibles al ojo humano pero que superan el tamaño de la Tierra. Aparecen y desaparecen y cuando su ciclo cambia algo se altera en nuestro planeta: el clima, las plagas o las comunicaciones. Por años, la ciencia ha intentado predecir estos ciclos sin éxito. Ahora, un equipo de tres científicos, entre ellos un colombiano, ha propuesto una nueva fórmula. Su logro fue destacado por la Nasa y por revistas como Nature, Science Now y Scientific American.
Por: Andrés Ruiz Zuluaga / Uniandes
23 octubre de 2003. Tres manchas gigantes aparecieron en el Sol, cada una de ellas más grande que el planeta Júpiter, aunque para las personas pasaron desapercibidas. Los efectos empezaron de inmediato en la Tierra: apagones de radio y comunicaciones interrumpidas.
“Todo lo que tiene que ver con el ciclo solar y aparición o desaparición de manchas afecta la cantidad de luz y radiación que llega a la Tierra”, afirma en entrevista telefónica desde Boston (Estados Unidos) el físico e ingeniero electrónico de la Universidad de los Andes Andrés Muñoz Jaramillo, PhD en Física de la Universidad de Montana, quien lleva cerca de seis años dedicado a investigar fenómenos solares y ha encontrado una fórmula que podría cambiar la manera de comprender el astro.
Además de la crisis de las comunicaciones, la Nasa estaba preocupada porque las manchas producían erupciones solares (explosiones en la superficie de la estrella) que hicieron que protones solares penetraran en las capas superiores de la atmósfera terrestre.
“Esto expone a los astronautas y a algunos viajeros aéreos a dosis de radiaciones iguales a una radiografía pectoral”, informó la Nasa en su momento.
En la noche aparecieron unas llamativas luces de color rojizo en el cielo, como brillos de un Sol nocturno en Florida, Texas, Australia y muchos otros lugares donde son raramente observadas. Estas luces son conocidas como auroras y son comunes cerca a los polos, pero en esa ocasión llegaron a otros sitios, en los que casi nunca se ven. Todo, debido a unas manchas solares más grandes de lo común, pues el Sol suele tener manchas que duran unas dos semanas y se van.
“La cantidad de manchas cambia. Algunas veces hay muchas, otras hay poquitas y cuando no hay se conoce como Sol desnudo o mínimo solar”, describe Muñoz, coautor –junto al indio Dibyendu Nandy y el holandés Petrus C. H. Martens– del paper ‘The unusual minimum of sunspot cycle 23 caused by meridional plasma flow variations’ publicado en la revista Nature y destacado por las Universidades de Harvard y Montana como un nuevo aporte para comprender el comportamiento de las manchas solares y dar un paso más en el objetivo de predecir comportamientos del Sol.
Los cambios en los ciclos del Sol también afectan temas climáticos aunque aún la conexión no se ha entendido completamente.
“Hay indicaciones de que lo que pasa en el Sol tiene impacto en el clima. El ciclo solar cambia la cantidad de energía que llega a la Tierra en forma de luz”, comenta Muñoz quien recuerda que, en mayo de este año, realizó una entrevista con un grupo de investigación en Colombia que estudia la posibilidad de que el ciclo solar esté afectando la presencia de ciertos parásitos en los cultivos de palma africana.
“Esas son conexiones importantes para un país tropical como Colombia, ahí está la importancia de no perder de vista lo que pasa en el Sol”, añade el científico ganador, en 2011, de la beca Jack Eddy, que entrega la Nasa.
En una frase …
“Nuestro modelo representa un paso más cerca del principal objetivo de la gente que estudia el ciclo solar: predecirlo. Ya otros científicos han hecho predicciones pero los modelos no estaban listos todavía”. Andrés Muñoz Jaramillo, PhD en Física de la Universidad de Montana y egresado de Física e Ingeniería Electrónica de la Universidad de los Andes.
Preocupación mundial
El último mínimo solar fue anormal: duró casi tres años (2008-2010), lo que llamó la atención y alertó a la comunidad científica del mundo entero.
“Es un fenómeno que dura un año y, esta vez, el Sol estuvo desnudo durante mucho tiempo. Mi trabajo ahora busca entender qué produce este intervalo sin manchas. Se rompieron un montón de récords en ese tiempo. Nunca habíamos tenido un mínimo solar tan largo”, comenta Muñoz.
Así como en 1989, según la Nasa, una llamarada solar producida por una mancha causó una caída de corriente generalizada en Quebec (Canadá), los mínimos solares también tienen consecuencias en la Tierra.
Durante este mínimo solar reciente el campo magnético de los polos del Sol fue el más bajo que se ha medido durante los últimos 40 años, lo cual produjo, entre otras cosas, que la ionósfera (última capa terrestre de la atmósfera) se disminuyera en exceso.
“Eso afecta la interacción de la atmósfera con los satélites y también es problemático ya que mucha basura espacial se queda en el espacio. En condiciones normales, esta basura, en su contacto con la atmósfera, va cayendo lentamente a la Tierra, se quema y desvanece, pero en el mínimo solar, con la ionósfera disminuida, no hay nada que arrastre la basura y se queda en el espacio”, explica Muñoz, quien ha publicado cinco artículos sobre la actividad solar en las principales revistas especializadas del mundo.
¿Pero qué fue lo que realmente sucedió en este lapso tan largo de Sol desnudo? De eso se trata la investigación de Muñoz, Nandy y Martens, que generó tal impacto en el momento de publicarla que tuvieron que realizar una teleconferencia con periodistas de todo el mundo incluidos medios como BBC, MSNBC, Discovery News, Science Illustrated y Wired, entre otros.
En síntesis, el mínimo tan extenso fue consecuencia de cambios en las corrientes internas del plasma solar (las cuales controlan la velocidad de la cadena de producción de los ciclos solares).
“La rapidez de estas corrientes durante el principio del ciclo pasado hizo que se acabara temprano. Luego, una reducción en la velocidad hizo que este ciclo llegara más tarde de lo normal. Ambas cosas obviamente produjeron un mínimo extendido”, afirma Muñoz.
Parece simple, pero hasta este año, después de siglos de estudiar el Sol, nadie había podido comprender estas situaciones que parecían darse por azar. Con el descubrimiento de estos tres científicos se hacen modificaciones a un modelo de hace casi dos décadas, con lo que ahora se podrían predecir situaciones como estas.
Cómo se comporta el sol
- El Sol tiene manchas que aparecen y desaparecen.
- El Sol tiene flujos de plasma que se comportan como las corrientes en los océanos de la Tierra.
- Los cambios de velocidad de los flujos de plasma producen modificaciones en el ciclo solar.
- Cuando no hay manchas se conoce como Sol desnudo o mínimo solar.
- Las manchas producen llamaradas solares que envían grandes cantidades de partículas al espacio interplanetario.
- La ausencia o exceso de actividad solar afecta la estructura de la atmósfera terrestre.
El nuevo modelo
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| El camino seguido por el flujo meridional (negro) interactúa con los cinturones de campo magnético de los que provienen las manchas solares (dorado). El flujo transporta estos cinturones hacia el ecuador al interior del Sol. Cambios afectan el ciclo. |
Hasta ahora, los modelos que trataban de entender el ciclo solar, durante los últimos 15 años, se habían concentrado en la evolución del campo magnético en el interior del Sol pero no estaban modelando manchas solares y acá llegó la novedad de este estudio.
“Nosotros introdujimos la capacidad de modelar la erupción (aparición) de manchas solares. Para poder estudiar un mínimo solar con ausencia de manchas se tienen que tener manchas en el modelo y antes no se hacía”, comenta Muñoz, quien ganó en 2011 el premio Fred L. Scarf de la Space Physics and Aeronomy Section de la American Geophysical Union, por sus investigaciones sobre el astro.
Muñoz, Nandy y Martens, para estudiar los ciclos solares, usaron simulaciones por computador en las que se modeló el comportamiento del Sol por cerca de 220 ciclos de actividad durante unos 2.000 años. Específicamente se dedicaron a mirar el papel de las corrientes de plasma que circulan en el Sol desde el ecuador hasta las latitudes más altas. Estas corrientes de flujo son como las corrientes oceánicas de la Tierra: fluyen hacia el ecuador, transmiten hacia los polos, se hunden y regresan al ecuador.
Con estas simulaciones descubrieron que un flujo más rápido, durante la primera mitad del ciclo, y uno más lento, en la segunda mitad, puede producir un mínimo solar más prolongado. La causa de la aceleración y la desaceleración probable-mente deriva de una retroalimentación complicada entre el flujo de plasma y campos magnéticos solares.
Las ventajas
El descubrimiento traerá avances significativos en la ciencia pues si los científicos pueden predecir el clima espacial, se podría minimizar el daño en los satélites y el desvío de aviones fuera de los polos Norte y Sur, que son vulnerables a la radiación adicional causada por los cambios en los ciclos. Asimismo podría ayudar a las personas que supervisan los sistemas de comunicación.
En cuanto a predicciones de cambios climáticos el tema es analizado por Muñoz con mucho cuidado, pues los científicos de la National Solar Observatory (NSO) de Estados Unidos hablan de un posible enfriamiento en los próximos años. Algo así como una pequeña “era del hielo”.
“El comunicado de prensa de la última semana de junio de 2011 muestra evidencia que sugiere que la actividad solar va a disminuir en las próximas décadas. Si este fuera el caso, es posible que veamos un enfriamiento”, dice Muñoz.
Para el científico colombiano hay que ser cauteloso con estas predicciones, pues tienen que ver con la relación exacta entre la actividad solar y los cambios climáticos que es un tema de mucho interés científico. Pero “dado que el clima terrestre es un sistema tan complejo no ha sido posible entender todavía la importancia relativa de los factores involucrados, por lo que me parece un poco prematuro para hacer tales predicciones”, concluye.