Viento solar
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Viento solar . Es una corriente de partículas cargadas liberadas desde la atmósfera superior del Sol, llamada corona solar.
Este plasma consiste principalmente en electrones, protones y partículas alfa con energías térmicas entre 1.5 y 10 keV. Incrustado dentro del plasma solar-eólico está el campo magnético interplanetario.
El viento solar varía en densidad, temperatura y velocidad a lo largo del tiempo y sobre la latitud y la longitud solar. Sus partículas pueden escapar de la gravedad del Sol debido a su alta energía resultante de la alta temperatura de la corona, que a su vez es un resultado del campo magnético coronal.
El viento solar crea la heliosfera, una burbuja enorme en el medio interestelar que rodea el sistema solar. Otros fenómenos son las tormentas geomagnéticas que pueden destruir redes de energía en la Tierra, las auroras (luces del norte y del sur), y el plasma de las colas de los cometas que siempre apuntan lejos del sol.
Sumario
Composición
La composición elemental del viento solar en el sistema solar es idéntica a la de la corona solar: un 73 % de hidrógeno y un 25 % de helio, con algunas trazas de impurezas. Las partículas se encuentran completamente ionizadas, formando un plasma muy poco denso. En las cercanías de la Tierra, la velocidad del viento solar varía entre 200 y 889 km/s, siendo el promedio de unos 450 km/s. El Sol pierde aproximadamente 800 kg de materia por segundo en forma de viento solar.
Dado que el viento solar es plasma, extiende consigo el campo magnético solar. A una distancia de 160 millones de km, la rotación solar barre al viento solar en forma de espiral, arrastrando sus líneas de campo magnético, pero más allá de esa distancia el viento solar se dirige hacia el exterior sin mayor influencia directa del Sol. Las explosiones desusadamente energéticas de viento solar causadas por manchas solares y otros fenómenos atmosféricos del Sol se denominan "tormentas solares" y pueden someter a las sondas espaciales y los satélites a fuertes dosis de radiación. Las partículas de viento solar que son atrapadas en el campo magnético terrestre muestran tendencia a agruparse en los cinturones de Van Allen y pueden provocar las Auroras boreales y las Auroras australes cuando chocan con la atmósfera terrestre cerca de los polos geográficos. Otros planetas que tienen campos magnéticos similares a los de la Tierra también tienen sus propias auroras.
Causa y Efecto
Sobre la Magnetosfera
Cuando el viento solar se acerca a un planeta que tiene un bien desarrollado campo magnético (como la Tierra, Júpiter y Saturno), las partículas son desviadas por la fuerza de Lorentz. Esta región, conocida como la magnetosfera, evita que las partículas cargadas expulsadas por el Sol impacten directamente la atmósfera y la superficie del planeta. La magnetosfera tiene más o menos la forma de un hemisferio en el lado hacia el Sol, y por consecuencia se forma una larga estela en el lado opuesto, de unos 300 000 km de largo. La frontera de esta región es llamada la magnetopausa, y algunas de las partículas son capaces de penetrar la magnetosfera a través de esta región por reconexión parcial de las líneas del campo magnético.
La Tierra misma está protegida del viento solar por su campo magnético, que desvía la mayor parte de las partículas cargadas, y la mayoría de esas partículas cargadas son atrapadas en el cinturón de radiación de Van Allen. La única vez que el viento solar es observable en la Tierra es cuando es lo suficientemente fuerte como para producir fenómenos como las auroras y las tormentas geomagnéticas. Cuando esto sucede, aparecen brillantes auroras fuertemente ionizadas en la ionosfera, usando el plasma para expandirse en la magnetosfera, y causando el aumento del tamaño de la geosfera de plasma, y el escape de la materia atmosférica en el viento solar. Las tormentas geomagnéticas se producen cuando la presión del plasma contenido dentro de la magnetosfera es lo suficientemente grande para inflarse y por lo tanto distorsionan el campo electromagnético, influyendo en las comunicaciones de radio y televisión.
El campo magnético del viento solar es responsable de la forma general de la magnetosfera de la Tierra, y las fluctuaciones en su velocidad, densidad, dirección, y arrastre afectan en gran medida el medio ambiente local en el espacio de la Tierra. Por ejemplo, los niveles de radiación ionizante y la interferencia de radio pueden variar por factores de cientos a miles, y la forma y la ubicación de la magnetopausa y la onda de choque en la parte directa al sol puede cambiar varias veces el radio de la Tierra, lo cual puede causar que los satélites geoestacionarios tengan una exposición al viento solar directa. Estos fenómenos son llamados colectivamente meteorología espacial.
Sobre la Atmósfera
El viento solar afecta a los rayos cósmicos entrantes que interactúan con la atmósfera de los planetas. Por otra parte, los planetas con una magnetosfera débil o inexistente, están sujetos al agotamiento de su atmósfera por el viento solar.
Venus, el planeta más cercano y más similar a la Tierra en nuestro sistema solar, tiene una atmósfera 100 veces más densa que la nuestra. Las sondas espaciales modernas han descubierto una cola de cometa que se extiende hasta la órbita de la Tierra.
Marte es mayor que Mercurio, y está cuatro veces más lejos del Sol, y sin embargo, aquí se piensa que el viento solar ha eliminado hasta un tercio de su atmósfera original, dejando una capa igual a 1/100 de la atmósfera de la Tierra. Se cree que el mecanismo de este agotamiento es que la atmósfera fue forzada dentro de las burbujas del campo magnético, las cuales fueron posteriormente arrancadas por los vientos solares.
Los cinturones de Van Allen protegen la Tierra de los rayos cósmicos. Sin embargo existe una zona llamada Anomalía del Atlántico Sur, que es una depresión en el campo magnético. En esta zona se registra una mayor radiación que en otros sectores. Y afecta solamente a satélites que pasen por esta zona.
Sobre las superficies planetarias
Mercurio, el planeta más cercano al Sol, recibe toda la fuerza de los vientos solares, la atmósfera que tiene es residual y transitoria, por lo que su superficie siempre es impactada por la radiación. El satélite de la Tierra, la Luna, no tiene atmósfera ni campo magnético intrínseco, y en consecuencia, su superficie es bombardeada con toda la fuerza del viento solar. Las misiones del Proyecto Apolo y todas sus herramientas fueron cubiertas con aluminio desplegado, y se usaron colectores pasivos en un intento de acceder a muestras de suelo lunar. Cuando la misión regresó y trajo las muestras de la superficie lunar, el estudio confirmó que el regolito lunar es rico en núcleos de los átomos depositados por el viento solar. Se ha especulado que estos elementos pueden llegar a ser recursos útiles para el futuro de las colonias en la Luna.
Sucesos notables
- Del 10 de mayo al 12 de mayo de 1999, el Advanced Composition Explorer (ACE) y la nave espacial Wind (satélite artificial) de la NASA observaron una disminución del 98% de la densidad del viento solar. Esto permitió que los electrones energéticos del Sol fluyeran a la Tierra en haces estrechos conocidos como "Strahl", lo que causó un evento de "lluvia polar" altamente inusual, en el cual una Aurora polar visible apareció sobre el Polo Norte. Además, la magnetosfera de la Tierra aumentó entre 5 y 6 veces su tamaño normal.
- El 13 de diciembre de 2010, el Voyager 1 determinó que la velocidad del viento solar, en su ubicación a 10.800 millones de millas de la Tierra, había disminuido a cero. "Hemos llegado al punto en que el viento del Sol, que hasta ahora siempre ha tenido un movimiento hacia afuera, ya no se mueve hacia afuera, solo se mueve hacia los lados para que pueda terminar descendiendo por la cola de la heliosfera, que es un objeto parecido a un cometa ", dijo el científico del proyecto Voyager Edward Stone.
Bibliografías
- Mendoza, B., Actividad solar y clima, Monografías del Instituto de Geofísica, núm. 8, 2006
- Muñiz-Barreto L., El geomagnetismo, Cuadernos del Instituto de Geofísica, núm. 11, UNAM-Plaza y Valdés, 1997.
- Otaola, J. A., B. Mendoza y R. Pérez, El Sol y la Tierra: una relación tormentosa .vol. 114 de la Serie la Ciencia desde México, México, Fondo de Cultura Económica, 1993.
- Blanco Cano. 2005. El Sol y la Tierra. Geofisicosas. Editorial UNAM. Ciudad de México
- Gianibelli J.C. y Quaglino N., 2009. La actividad del campo magnético terrestre y la determinación de los días calmos. XXIV Reunión Científica de la Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas. Mendoza, Argentina, April 14-17
- Sánchez García E. 2010. Estudio de tormentas geomagnéticas intensas. Tesis de licenciatura, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, México
- Udías A. y Mezcua J. 1997. Fundamentos de geofísica. Editorial Alianza. Madrid, España.
- Van Zele, M.A., 2010. Influencia de la anomalía geomagnética del Atlántico sur (SAMA) en las variaciones geomagnéticas debidas a compresiones magnetosféricas súbitas por el viento solar. GEOACTA 35 (1), ene-jun 2010
Fuentes
- Definición de viento solar – Diccionario de astronomía
- Revista Digital Universitaria – Universidad Nacional Autónoma de México
- Sociedad Española de Astronomía
- Repositorio de Información de Medio Ambiente de Cuba
- Ecología Verde
- ASTRO – Asociación Salvadoreña de Astronomía
- Cienciorama – Universidad Nacional Autónoma de México
- Biblioteca Digital del Instituto Latinoamericano de Comunicación Educativa
- Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales – Colombia
