Actividad solar (III)

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

• Astronomia

El tipo de actividad del Sol que más influye sobre la Tierra son las erupciones. Así fue, por ejemplo, lo que se desarrolló el pasado 6 de marzo, relacionado con unos grandes morenos que podían verse sobre la superficie del Sol. Minutos después, y hasta que la situación se recuperó, muchas de las comunicaciones radiofónicas no pudieron llevarse a cabo. Más adelante veremos también la razón exacta de este fenómeno, pero primero tendremos que hacer un breve análisis de las erupciones.

Como se ha comentado en artículos anteriores, el campo magnético solar evoluciona localmente. Aunque no es fácil, y debido al movimiento de la materia, a veces las líneas magnéticas se apilan formando tubos. En esta situación, debido a las fuerzas entre ellas, algunas se deforman subiendo por la superficie del Sol creando una estructura en forma de aro (ver figura 1). La alta intensidad del campo magnético detiene las corrientes de convección de las bases de la estructura, creando puntos negros en las dos regiones en las que el tubo corta la superficie. Por lo tanto, las polaridades de los elementos del par de negrones creados son contrarias. Esta particularidad que no hemos mencionado hasta ahora tiene su importancia.

El fenómeno era conocido gracias a las mediciones realizadas mediante magnetómetros situados en la Tierra. Además, ocurre lo siguiente: Si la dirección de la polaridad positiva y negativa de los pares de bronceado de uno de los dos hemisferios solares es de este a oeste, en el otro ocurre al revés y, además, la dirección de cada hemisferio varía en un ciclo de once años. Por ello, algunos hablan de un período de veinte años para tener en cuenta esta inversión.

Pero todavía no hemos hablado de nada que nos digan de las erupciones. ¿Cuál es el origen de estos fenómenos violentos? La liberación de energía se produce en los aros mencionados. A pesar de que se han elaborado diferentes modelos para explicar el origen de la inestabilidad, no hay consenso en relación a este problema. No obstante, al ser una de las observaciones que mejor se adapta a la experiencia, destaca la aproximación de los aros de diferente polaridad. Según sus líneas principales, la interacción de campos magnéticos se produciría en centímetros o metros al aproximar un aro recién creado a otro anterior (ver figura 2).

Entonces, entre los tubos se producirían corrientes eléctricas muy fuertes y sus materias, electrones y protones, sobre todo, serían expulsados a gran velocidad, como dos placas magnéticas atractivas en el interior de un líquido expulsarían el faldón intermedio. La liberación de energía es enorme y se produce de forma diferente (en la figura 3 se esquematiza lo que se expone a continuación). Como se ha mencionado anteriormente, en un principio los protones y los electrones son lanzados con la aceleración provocada por el campo eléctrico de miles de voltios. La mayoría de estas fracciones quedan expuestas al aro magnético y se desplazan en función de ellas, realizando recorridos circulares alrededor de las líneas magnéticas. En su viaje emiten rayos X violentos y microondas. Las últimas son consecuencia del efecto sincrotrón, es decir, de la radiación que emiten las fracciones cargadas por llevar un movimiento espiral.

El resto se debe al proceso denominado “bremsstrahlung”. Esto se produce cuando los lotes de fracciones son muy estrechos. Entonces, el campo magnético aumenta mucho y la radiación sincrotrón supone una pérdida de energía muy elevada. Por lo tanto, las fracciones están sometidas a un proceso de frenado y a su vez emiten radiación energética.

A medida que las fracciones se van acercando a los pies del aro, las regiones maternas de mayor densidad atraviesan dos efectos: por un lado, el calentamiento de la materia que a veces alcanza los 10 millones de grados de temperatura y por otro, las reacciones nucleares que provocan los protones al chocar con los núcleos de los átomos. El primero hace que emita gases, rayos X, radiación ultravioleta y luz de la línea H-alpha del espectro del hidrógeno, y además eleva el gas caliente hacia el aro, a una velocidad de unos cientos de kilómetros por segundo. En cuanto al segundo, los protones provocan reacciones nucleares con los átomos que encuentran en su camino, emitiendo neutrones de gran energía y trámites gamma. Esta interpretación exige, por tanto, aceleraciones iniciales más fuertes de los protones que las anteriores, con campos que deberían ser de 1.000 millones de voltios.

Por tanto, hemos descrito las erupciones como un gran acelerador de fracciones. Aunque esta visión parece bastante coherente, no le faltan lagunas. Quizá lo más importante es lo que se deriva de la observación realizada al final del párrafo anterior, ya que hemos asumido sin grandes explicaciones que las aceleraciones que ocupan las fracciones se obtienen por interacción de campos magnéticos. Debemos reconocer, sin lugar a dudas, que la obtención de una energía solar de 10 millones de billones (1019) de kilovatios hora es una tarea muy difícil en el corto tiempo que duran las observaciones. Es más difícil si tenemos que dar salida a toda esa energía mediante fracciones aceleradas. Según algunos científicos que estudian el sol, la acumulación de energía en las erupciones comenzaría con el calentamiento de un entorno gaseoso de gran volumen. Este gas podría emitir rayos X y dar mucha energía a la atmósfera. Las erupciones pueden ser complejos híbridos de estos y otros procesos.

Por último, hemos analizado todos los fenómenos necesarios para comprender las consecuencias de la actividad solar sobre la Tierra. En el próximo número comenzaremos a analizar de forma directa estas conclusiones, como son los ósiles polares, el condicionamiento de las radiocomunicaciones o el cambio climático.