Activitat solar (III)

1989/06/01 Arregi Bengoa, Jesus Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

El tipus d'activitat del Sol que més influeix sobre la Terra són les erupcions. Així va ser, per exemple, el que es va desenvolupar el passat 6 de març, relacionat amb uns grans bruns que podien veure's sobre la superfície del Sol. Minuts després, i fins que la situació es va recuperar, moltes de les comunicacions radiofòniques no van poder dur-se a terme. Més endavant veurem també la raó exacta d'aquest fenomen, però primer haurem de fer una breu anàlisi de les erupcions.

Com s'ha comentat en articles anteriors, el camp magnètic solar evoluciona localment. Encara que no és fàcil, i a causa del moviment de la matèria, a vegades les línies magnètiques s'apilen formant tubs. En aquesta situació, a causa de les forces entre elles, algunes es deformen pujant per la superfície del Sol creant una estructura en forma de cèrcol (veure figura 1). L'alta intensitat del camp magnètic deté els corrents de convecció de les bases de l'estructura, creant punts negres en les dues regions en les quals el tub talla la superfície. Per tant, les polaritats dels elements del parell de negrones creats són contràries. Aquesta particularitat que no hem esmentat fins ara té la seva importància.

El fenomen era conegut gràcies als mesuraments realitzats mitjançant magnetòmetres situats en la Terra. A més, ocorre el següent: Si la direcció de la polaritat positiva i negativa dels parells de bronzejat d'un dels dos hemisferis solars és d'est a oest, en l'altre ocorre a l'inrevés i, a més, la direcció de cada hemisferi varia en un cicle d'onze anys. Per això, alguns parlen d'un període de vint anys per a tenir en compte aquesta inversió.

Però encara no hem parlat de res que ens diguin de les erupcions. Quin és l'origen d'aquests fenòmens violents? L'alliberament d'energia es produeix en els cèrcols esmentats. A pesar que s'han elaborat diferents models per a explicar l'origen de la inestabilitat, no hi ha consens en relació a aquest problema. No obstant això, a l'ésser una de les observacions que millor s'adapta a l'experiència, destaca l'aproximació dels cèrcols de diferent polaritat. Segons les seves línies principals, la interacció de camps magnètics es produiria en centímetres o metres en aproximar un cèrcol recentment creat a un altre anterior (veure figura 2).

Llavors, entre els tubs es produirien corrents elèctrics molt forts i les seves matèries, electrons i protons, sobretot, serien expulsats a gran velocitat, com dues plaques magnètiques atractives a l'interior d'un líquid expulsarien el faldó intermedi. L'alliberament d'energia és enorme i es produeix de manera diferent (en la figura 3 s'esquematitza el que s'exposa a continuació). Com s'ha esmentat anteriorment, al principi els protons i els electrons són llançats amb l'acceleració provocada pel camp elèctric de milers de volts. La majoria d'aquestes fraccions queden exposades al cèrcol magnètic i es desplacen en funció d'elles, realitzant recorreguts circulars al voltant de les línies magnètiques. En el seu viatge emeten raigs X violents i microones. Les últimes són conseqüència de l'efecte sincrotró, és a dir, de la radiació que emeten les fraccions carregades per portar un moviment espiral.

La resta es deu al procés denominat “bremsstrahlung”. Això es produeix quan els lots de fraccions són molt estrets. Llavors, el camp magnètic augmenta molt i la radiació sincrotró suposa una pèrdua d'energia molt elevada. Per tant, les fraccions estan sotmeses a un procés de frenat i al seu torn emeten radiació energètica.

A mesura que les fraccions es van acostant als peus del cèrcol, les regions maternes de major densitat travessen dos efectes: d'una banda, l'escalfament de la matèria que a vegades aconsegueix els 10 milions de graus de temperatura i per un altre, les reaccions nuclears que provoquen els protons en xocar amb els nuclis dels àtoms. El primer fa que emeti gasos, raigs X, radiació ultraviolada i llum de la línia H-alpha de l'espectre de l'hidrogen, i a més eleva el gas calent cap al cèrcol, a una velocitat d'uns centenars de quilòmetres per segon. Quant al segon, els protons provoquen reaccions nuclears amb els àtoms que troben en el seu camí, emetent neutrons de gran energia i tràmits gamma. Aquesta interpretació exigeix, per tant, acceleracions inicials més fortes dels protons que les anteriors, amb camps que haurien de ser de 1.000 milions de volts.

Per tant, hem descrit les erupcions com un gran accelerador de fraccions. Encara que aquesta visió sembla bastant coherent, no li falten llacunes. Potser el més important és el que es deriva de l'observació realitzada al final del paràgraf anterior, ja que hem assumit sense grans explicacions que les acceleracions que ocupen les fraccions s'obtenen per interacció de camps magnètics. Hem de reconèixer, sense cap dubte, que l'obtenció d'una energia solar de 10 milions de bilions (1019) de quilowatts hora és una tasca molt difícil en el curt temps que duren les observacions. És més difícil si hem de donar sortida a tota aquesta energia mitjançant fraccions accelerades. Segons alguns científics que estudien el sol, l'acumulació d'energia en les erupcions començaria amb l'escalfament d'un entorn gasós de gran volum. Aquest gas podria emetre raigs X i donar molta energia a l'atmosfera. Les erupcions poden ser complexos híbrids d'aquests i altres processos.

Finalment, hem analitzat tots els fenòmens necessaris per a comprendre les conseqüències de l'activitat solar sobre la Terra. En el pròxim número començarem a analitzar de manera directa aquestes conclusions, com són els ósiles polars, el condicionament de les radiocomunicacions o el canvi climàtic.