La luz del Sol es la fuente de la vida. Reconocemos la importancia del Sol y trabajamos para entender cómo funciona, por qué cambia y cómo nos afectan estos cambios en la Tierra. Veamos algunas de las diferentes actividades del Sol
Las manchas solares aparecen y desaparecen
Cuando observamos la superficie del Sol, vemos unas manchas negras llamadas manchas solares. Galileo fue la primera persona que observó las manchas solares con un telescopio. Las observaciones posteriores de los científicos han demostrado que el número de manchas solares no es constante, sino que varía.
El número de manchas solares se calcula contando el número de manchas solares individuales y el número de grupos de manchas solares. Analizando dos registros oficiales, el número internacional de manchas solares de Bélgica y el número de manchas solares de la NOAA en Estados Unidos, los investigadores descubrieron que el número medio mensual de manchas solares en el Sol aumenta y disminuye en un ciclo de 11 años.
La latitud media a la que se forman las manchas solares también cambia periódicamente. El gráfico que representa el cambio en la latitud media de las manchas solares en función del tiempo, junto con el porcentaje de la superficie del Sol cubierto por manchas solares, se denomina gráfico de mariposa porque la forma del gráfico se parece a una mariposa.
Las manchas solares duran poco, la mayoría no más de un mes. A medida que las manchas solares cambian, tienden a desplazarse a latitudes cada vez más bajas a medida que aparecen y desaparecen, hasta que llegan al ecuador, y cuando desaparece la última mancha solar, aparece una nueva a una latitud de ±40°.
Se cree que las manchas solares están causadas por el campo magnético del Sol. Cuando el Sol gira, se generan miles de millones de amperios de corriente eléctrica en su interior. Esto hace que las líneas de fuerza magnética se dirijan en dirección norte-sur. La rotación del Sol es más rápida en las latitudes bajas que en las altas, y más rápida en el ecuador, por lo que las líneas de magnetismo norte-sur se curvan en dirección este-oeste.
Debido a la diferencia de rotación en las distintas latitudes, al cabo de tres años las líneas de fuerza magnéticas habrán dado seis vueltas. Al cabo de unos años, las líneas magnéticas, que se han vuelto más densas alrededor del ecuador este-oeste, se repelen entre sí y se elevan desde la superficie de la fotosfera, retorciéndose bajo la fuerza de Coriolis. El campo magnético de una mancha solar puede ser de miles de gauss. Se cree que la yuxtaposición este-oeste de las manchas solares está causada por el campo magnético solar que regresa de la fotosfera. La convección de los gases plasmáticos se ve perturbada por las fuertes líneas magnéticas, lo que provoca un descenso de la temperatura de la superficie.
El periodo en el que la actividad del Sol es más débil se conoce como mínimo solar. De hecho, el final del siglo XVII, cuando había muy pocas manchas solares, coincidió con la “Pequeña Edad de Hielo” de la Tierra. A partir de estos datos, se está investigando la relación entre la actividad solar y el clima de la Tierra.
Las llamaradas, explosiones gigantes en la superficie del Sol
Las erupciones solares son explosiones gigantes en la superficie del Sol que pueden calentar millones de grados de material y liberar hasta 6×1025 julios de energía en sólo unos minutos.
Las erupciones se clasifican según la intensidad de sus rayos X, siendo X, M, C, B y A las más intensas. Se cree que las erupciones se deben a la acumulación de energía magnética en la región activa del Sol, que se convierte en calor o energía cinética por recombinación magnética.
Las erupciones producen grandes cantidades de rayos X, rayos gamma y partículas cargadas de alta energía, y suelen ir acompañadas de la eyección de material coronal solar al espacio interplanetario (eyección de masa coronal o CME). Cuando las partículas cargadas de alta energía alcanzan la Tierra, contribuyen a los fenómenos Dellinger, las tormentas magnéticas y las auroras.
Las eyecciones de masa coronal son explosiones de viento solar, plasma y campos eléctricos.
Las eyecciones de masa coronal son explosiones de viento solar, plasma y campo eléctrico del Sol más allá de la región coronal. La corona del Sol se ha observado durante mucho tiempo durante los eclipses solares, pero las eyecciones de masa coronal no se reconocieron hasta el comienzo de la Era Espacial.
Las primeras observaciones de eyecciones de masa coronal se realizaron con el “tubo óptico” del OSO7 (7º Observatorio Solar Orbital) entre 1971 y 1973. El tubo óptico crea un eclipse artificial de Sol colocando un disco sobre una imagen del Sol.
Durante un eclipse natural de Sol, la corona sólo es visible durante unos minutos como máximo. Este tiempo es demasiado corto para notar cualquier cambio en las características coronales, por lo que la corona se observa bloqueando artificialmente el Sol.
La liberación de material coronal se asocia a veces a las erupciones y llamaradas solares, pero también puede producirse independientemente de estos procesos. La frecuencia de las eyecciones de masa coronal varía con el ciclo de manchas solares, con aproximadamente una por semana durante el mínimo solar y una media de dos a tres eyecciones de masa coronal por semana durante el máximo solar.
Viento solar, el viento de partículas cargadas que sopla desde el Sol
El viento solar es el viento que sopla desde el Sol. Contiene partículas como protones y electrones, y cada segundo se expulsan del Sol alrededor de un millón de toneladas de masa. Cuando alcanza la órbita de la Tierra, su velocidad oscila entre 200 y 750 km/s.
El viento solar puede dividirse a grandes rasgos en viento solar rápido y viento solar lento. El viento solar rápido tiene una velocidad de unos 750 km/s y se cree que está fuertemente asociado a los agujeros coronales. El viento solar lento tiene aproximadamente la mitad de velocidad que el viento solar rápido y se cree que se genera a partir de material enredado en el campo magnético cerrado de la corona.
Los eventos de viento solar generan muchas más ondas electromagnéticas, ondas de campo magnético, líneas de partículas y partículas que las erupciones solares normales. Éstas suelen disiparse en su mayor parte al atravesar la magnetosfera y la atmósfera de la Tierra, por lo que es poco probable que las partículas de plasma y similares lleguen directamente a la superficie.
Sin embargo, no se pueden ignorar los efectos indirectos. La energía eléctrica generada en la magnetosfera terrestre por las partículas de plasma transportadas por el viento solar puede provocar fuertes corrientes en la ionosfera, lo que puede dar lugar a perturbaciones geomagnéticas. Las perturbaciones geomagnéticas pueden afectar a instalaciones energéticas como centrales eléctricas y subestaciones, causando una serie de daños a gran escala.
El campo magnético solar, una fuerza interna que afecta a la actividad del Sol
El campo magnético del Sol nos ha proporcionado mucha información sobre el Sol. El campo magnético se genera en el Sol por el flujo de iones y electrones cargados eléctricamente.
Las manchas solares son los lugares en los que fuertes líneas de fuerza magnética atraviesan la superficie del Sol y emergen. Se cree que el ciclo de las manchas solares es el resultado de la recirculación de los campos magnéticos por el flujo de materia procedente del interior. Además, las llamaradas que parecen fluir sobre la superficie del Sol escapan a través del campo magnético y son mantenidas por éste. El brillo y los bucles que se observan en la corona también son moldeados por el campo magnético.El campo magnético es la fuente de prácticamente todos los fenómenos solares que vemos.
Se cree que el campo magnético del Sol se genera por la energía magnética dentro del Sol. El hecho de que el campo magnético del Sol cambie drásticamente en el transcurso de varios años, y que cambie periódicamente, indica que se genera constantemente en el interior del Sol.
El campo magnético se genera en el interior del Sol por el flujo del gas caliente e ionizado del Sol. El campo magnético está formado por un bucle infinito de líneas de fuerza magnéticas que tienen fuerzas de compresión y expansión. Como una goma elástica, el campo magnético se refuerza al estirarse y puede contraerse hasta recuperar su forma original.
El futuro del Sol
Se espera que el Sol se comporte como ahora durante unos 5.000 millones de años. Esto se basa en la cantidad de hidrógeno que queda en el Sol. Después de unos 5.000 millones de años, el núcleo del Sol sólo contendrá helio y será incapaz de generar energía, por lo que se encogerá. Cuando el núcleo se encoja, la energía térmica generada hará que el hidrógeno situado fuera del núcleo empiece a reaccionar y el Sol se convertirá en una gigante roja.
A continuación, el Sol se convertiría en una supergigante y seguiría expandiéndose antes de convertirse en una nebulosa planetaria. Mientras tanto, el núcleo, cada vez más pequeño, alcanza su límite y termina su vida como enana blanca. Finalmente, como enana blanca, el Sol pierde su poder para dominar a los demás planetas y se queda solo en el sistema solar.