Podríamos tener una gran exhibición de fuegos artificiales en 2012. Algunas predicciones ponen el máximo solar del Ciclo Solar 24 aún más enérgico que el último máximo solar en 2002-2003 (¿recuerdas todas esas llamaradas de clase X?). Los físicos solares ya están entusiasmados con este próximo ciclo y se están aprovechando los nuevos métodos de predicción. ¿Pero deberíamos estar preocupados?
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De acuerdo con uno de los muchos escenarios del Día del Juicio Final que se nos presentó en el período previo al "fin del mundo" impulsado por la profecía maya en el año 2012, este escenario se basa realmente en algo de ciencia. Además, puede haber alguna correlación entre el ciclo solar de 11 años y los ciclos de tiempo vistos en el calendario maya, ¿tal vez esta antigua civilización entendió cómo el magnetismo del Sol experimenta cambios de polaridad cada década más o menos? Además, los textos religiosos (como la Biblia) dicen que debemos un día de juicio, que involucra mucho fuego y azufre. ¡Así que parece que vamos a ser asados vivos por nuestra estrella más cercana el 21 de diciembre de 2012!
Antes de saltar a conclusiones, da un paso atrás y piensa en esto. Como la mayoría de las diversas formas en que el mundo terminará en 2012, la posibilidad de que el Sol explote una gran llamarada solar que daña la Tierra es muy atractiva para los fanáticos del crimen. Pero echemos un vistazo a lo que realmente sucede durante un evento de llamarada solar dirigida por la Tierra, la Tierra está realmente muy bien protegida. Aunque algunos satélites pueden no ser ...
La Tierra ha evolucionado en un entorno altamente radiactivo. El Sol dispara constantemente partículas de alta energía desde su superficie dominada magnéticamente como el viento solar. Durante el máximo solar (cuando el Sol está más activo), la Tierra puede ser lo suficientemente desafortunada como para mirar el barril de una explosión con la energía de 100 mil millones de bombas atómicas del tamaño de Hiroshima. Esta explosión se conoce como llamarada solar y sus efectos pueden causar problemas aquí en la Tierra.
Antes de analizar los efectos secundarios de la Tierra, echemos un vistazo al Sol y comprendamos brevemente por qué se enoja cada 11 años más o menos.
El ciclo solar
Ante todo, el Sol tiene un natural ciclo con un período de aproximadamente 11 años. Durante la vida útil de cada ciclo, las líneas de campo magnético del Sol son arrastradas alrededor del cuerpo solar por rotación diferencial en el ecuador solar. Esto significa que el ecuador gira más rápido que los polos magnéticos. A medida que esto continúa, el plasma solar arrastra las líneas del campo magnético alrededor del Sol, causando estrés y una acumulación de energía (se ilustra una ilustración de esto) A medida que aumenta la energía magnética, los pliegues en la forma de flujo magnético, obligándolos a la superficie. Estas torceduras se conocen como bucles coronales que se vuelven más numerosos durante los períodos de alta actividad solar.
Aquí es donde entran las manchas solares. A medida que los bucles coronales continúan apareciendo sobre la superficie, también aparecen manchas solares, a menudo ubicadas en los puntos de pie del bucle. Los bucles coronales tienen el efecto de empujar las capas superficiales más calientes del Sol (la fotosfera y la cromosfera) a un lado, exponiendo la zona de convección más fría (las razones por las cuales la superficie solar y la atmósfera son más calientes que el interior solar se deben al fenómeno de calentamiento coronal) . A medida que se acumula energía magnética, podemos esperar que cada vez se forme más flujo magnético. Esto es cuando ocurre un fenómeno conocido como reconexión magnética.
La reconexión es el desencadenante de las erupciones solares de varios tamaños. Como se informó anteriormente, las erupciones solares de "nanoflares" a "erupciones de clase X" son eventos muy enérgicos. De acuerdo, las bengalas más grandes pueden generar suficiente energía para 100.000 millones de explosiones atómicas, pero no dejes que esta enorme cifra te preocupe. Para empezar, esta llamarada ocurre en la corona baja, justo cerca de la superficie solar. Eso está a casi 100 millones de millas de distancia (1AU). La Tierra no está cerca de la explosión.
A medida que las líneas del campo magnético solar liberan una gran cantidad de energía, el plasma solar se acelera y se confina dentro del entorno magnético (el plasma solar es partículas sobrecalentadas como protones, electrones y algunos elementos ligeros como los núcleos de helio). A medida que las partículas de plasma interactúan, se pueden generar rayos X si las condiciones son correctas y bremsstrahlung es posible. (Bremsstrahlung ocurre cuando las partículas cargadas interactúan, lo que resulta en la emisión de rayos X). Esto puede crear un destello de rayos X.
El problema con las llamaradas solares de rayos X
El mayor problema con una llamarada de rayos X es que recibimos poca advertencia cuando va a suceder a medida que los rayos X viajan a la velocidad de la luz (una de las erupciones solares récord de 2003 se muestra a la izquierda). Los rayos X de una bengala de clase X llegarán a la Tierra en unos ocho minutos. Cuando los rayos X golpean nuestra atmósfera, se absorben en la capa más externa llamada ionosfera. Como se puede adivinar por el nombre, este es un entorno reactivo altamente cargado, lleno de iones (núcleos atómicos y electrones libres).
Durante los eventos solares potentes, como las llamaradas, las tasas de ionización entre los rayos X y los gases atmosféricos aumentan en las capas de la región D y E de la ionosfera. Hay un aumento repentino en la producción de electrones en estas capas. Estos electrones pueden causar interferencia al paso de ondas de radio a través de la atmósfera, absorbiendo señales de radio de onda corta (en el rango de alta frecuencia), posiblemente bloqueando las comunicaciones globales. Estos eventos se conocen como "perturbaciones ionosféricas repentinas" (o SID) y se vuelven comunes durante los períodos de alta actividad solar. Curiosamente, el aumento de la densidad de electrones durante un SID aumenta la propagación de la radio de muy baja frecuencia (VLF), un fenómeno que los científicos usan para medir la intensidad de los rayos X provenientes del Sol.
Eyecciones de masa coronal?
Las emisiones de rayos solares de rayos X son solo una parte de la historia. Si las condiciones son correctas, se puede producir una eyección de masa coronal (CME) en el sitio del brote (aunque cualquiera de los dos fenómenos puede ocurrir independientemente). Las CME son más lentas que la propagación de los rayos X, pero sus efectos globales aquí en la Tierra pueden ser más problemáticos. Puede que no viajen a la velocidad de la luz, pero aún viajan rápido; pueden viajar a una velocidad de 2 millones de millas por hora (3.2 millones de km / h), lo que significa que pueden comunicarse con nosotros en cuestión de horas.
Aquí es donde se está poniendo mucho esfuerzo en la predicción del clima espacial. Tenemos un puñado de naves espaciales sentadas entre la Tierra y el Sol en la Tierra-Sol Lagrangiana (L1) apuntan con sensores a bordo para medir la energía y la intensidad del viento solar. Si un CME pasa a través de su ubicación, las partículas energéticas y el campo magnético interplanetario (IMF) se pueden medir directamente. Una misión llamada Advanced Composition Explorer (ACE) se encuentra en la L1 señala y proporciona a los científicos un aviso de hasta una hora sobre el enfoque de un CME. ACE se asocia con el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) y el Observatorio de Relaciones Terrestres Solares (STEREO), para que los CME puedan rastrearse desde la corona inferior al espacio interplanetario, a través de la L1 apuntar hacia la tierra. Estas misiones solares están trabajando activamente juntas para proporcionar a las agencias espaciales un aviso avanzado de un CME dirigido a la Tierra.
Entonces, ¿qué pasa si un CME llega a la Tierra? Para empezar, mucho depende de la configuración magnética del FMI (del Sol) y del campo geomagnético de la Tierra (la magnetosfera). En términos generales, si ambos campos magnéticos están alineados con polaridades que apuntan en la misma dirección, es muy probable que el CME sea repelido por la magnetosfera. En este caso, el CME se deslizará más allá de la Tierra, causando cierta presión y distorsión en la magnetosfera, pero de lo contrario pasará sin problemas. Sin embargo, si las líneas del campo magnético están en una configuración antiparalela (es decir, polaridades magnéticas en direcciones opuestas), la reconexión magnética puede ocurrir en el borde delantero de la magnetosfera.
En este caso, el FMI y la magnetosfera se fusionarán, conectando el campo magnético de la Tierra con el del Sol. Esto prepara el escenario para uno de los eventos más impresionantes de la naturaleza: la aurora.
Satélites en peligro
A medida que el campo magnético CME se conecta con el de la Tierra, se inyectan partículas de alta energía en la magnetosfera. Debido a la presión del viento solar, las líneas del campo magnético del Sol se doblarán alrededor de la Tierra, barriendo detrás de nuestro planeta. Las partículas inyectadas en el "lado del día" se canalizarán hacia las regiones polares de la Tierra donde interactuarán con nuestra atmósfera, generando luz como auroras. Durante este tiempo, el cinturón de Van Allen también se "sobrecargará", creando una región alrededor de la Tierra que podría causar problemas a los astronautas desprotegidos y a los satélites sin blindaje. Para obtener más información sobre el daño que puede causar a los astronautas y las naves espaciales, consulte "Enfermedad por radiación, daño celular y mayor riesgo de cáncer para misiones a largo plazo en Marte"Y"El nuevo transistor podría evitar el problema de la radiación espacial.”
Como si la radiación del cinturón de Van Allen no fuera suficiente, los satélites podrían sucumbir ante la amenaza de una atmósfera en expansión. Como era de esperar, como si el Sol golpeara la Tierra con rayos X y CME, habrá un calentamiento inevitable y una expansión global de la atmósfera, posiblemente invadiendo las altitudes orbitales de los satélites. Si no se controla, un efecto de frenado aerodinámico en los satélites podría hacer que se desaceleren y desciendan en altitud. Aerobraking se ha utilizado ampliamente como un vuelo espacial herramienta ralentizar la nave espacial cuando se inserta en órbita alrededor de otro planeta, pero esto tendrá un efecto adverso en los satélites que orbitan la Tierra, ya que cualquier disminución de la velocidad podría hacer que vuelva a entrar en la atmósfera.
Sentimos los efectos en el suelo también
Aunque los satélites están en primera línea, si hay una fuerte oleada de partículas energéticas que ingresan a la atmósfera, también podemos sentir los efectos adversos aquí en la Tierra. Debido a la generación de rayos X de electrones en la ionosfera, algunas formas de comunicación pueden volverse irregulares (o eliminarse por completo), pero esto no es todo lo que puede suceder. Particularmente en las regiones de alta latitud, estas partículas entrantes pueden formar una gran corriente eléctrica, conocida como "electrojet", a través de la ionosfera. Con una corriente eléctrica viene un campo magnético. Dependiendo de la intensidad de la tormenta solar, se pueden inducir corrientes aquí abajo en el suelo, posiblemente sobrecargando las redes eléctricas nacionales. El 13 de marzo de 1989, seis millones de personas perdieron energía en la región de Quebec en Canadá después de que un gran aumento de la actividad solar provocó un aumento de las corrientes inducidas por la tierra. Quebec quedó paralizado durante nueve horas mientras los ingenieros trabajaban en una solución al problema.
¿Puede nuestro sol producir una llamarada asesina?
La respuesta corta a esto es "no".
La respuesta más larga es un poco más complicada. Si bien una erupción solar del Sol, dirigida directamente a nosotros, podría causar problemas secundarios, como daños por satélite y lesiones a los astronautas y apagones desprotegidos, la erupción en sí no es lo suficientemente potente como para destruir la Tierra, ciertamente no en 2012. Me atrevo a decir, en En el futuro lejano, cuando el Sol comience a quedarse sin combustible y se convierta en un gigante rojo, podría ser una mala era para la vida en la Tierra, pero tenemos unos pocos miles de millones de años para esperar a que eso suceda. Incluso podría existir la posibilidad de que se disparen varias bengalas de clase X y, por pura mala suerte, podríamos ser golpeados por una serie de CME y estallidos de rayos X, pero ninguno será poderoso para superar nuestra magnetosfera, ionosfera y atmósfera gruesa debajo.
Erupciones solares "asesinas" tener sido observado en otras estrellas. En 2006, el observatorio Swift de la NASA vio la mayor llamarada estelar jamás observada a 135 años luz de distancia. Se estima que ha desatado una energía de 50 millones. trillón bombas atómicas, la II llamarada de Pegasi habrá eliminado la mayor parte de la vida en la Tierra si nuestro Sol disparó rayos X de una llamarada de esa energía hacia nosotros. Sin embargo, nuestro Sol no es II Pegasi. II Pegasi es una violenta estrella gigante roja con un compañero binario en una órbita muy cercana. Se cree que la interacción gravitacional con su pareja binaria y el hecho de que II Pegasi es un gigante rojo es la causa principal de este evento de brote energético.
Los agoreros señalan al Sol como una posible fuente asesina de la Tierra, pero el hecho es que nuestro Sol es una estrella muy estable. No tiene un compañero binario (como II Pegasi), tiene un ciclo predecible (de aproximadamente 11 años) y no hay evidencia de que nuestro Sol haya contribuido a ningún evento de extinción masiva en el pasado a través de una gran llamarada dirigida por la Tierra. Se han observado erupciones solares muy grandes (como la llamarada de luz blanca Carrington de 1859) ... pero todavía estamos aquí.
En un giro adicional, los físicos solares están sorprendidos por el carencia de la actividad solar al comienzo de este 24 ° ciclo solar, lo que llevó a algunos científicos a especular que podríamos estar al borde de otro mínimo de Maunder y la "Pequeña Edad de Hielo". Esto está en marcado contraste con la predicción de 2006 del físico solar de la NASA de que este ciclo será "deslumbrante".
Esto me lleva a concluir que todavía tenemos un largo camino por recorrer al predecir eventos de llamarada solar. Aunque la predicción del clima espacial está mejorando, pasarán algunos años hasta que podamos leer el Sol con la suficiente precisión como para decir con certeza cuán activo será un ciclo solar. Entonces, independientemente de la profecía, la predicción o el mito, no hay forma física de decir que la Tierra será golpeada por ninguna bengala, y mucho menos una grande en 2012. Incluso si una gran bengala nos golpeó, no será un evento de extinción. Sí, los satélites pueden dañarse y causar problemas secundarios, como una pérdida de GPS (que podría interrumpir el control del tráfico aéreo, por ejemplo) o las redes eléctricas nacionales pueden verse abrumadas por electroyectores aurorales, pero nada más extremo que eso.
Pero esperen, para eludir este problema, los agoreros ahora nos dicen que una gran llamarada solar será nos golpea justo cuando el campo geomagnético de la Tierra se debilita y revierte, dejándonos desprotegidos de los estragos de un CME ... Las razones por las que esto no va a suceder en 2012 son dignas de su propio artículo. Por lo tanto, busque el próximo artículo de 2012 "2012: sin reversión geomagnética“.
Créditos de imagen principales: MIT (simulación de supernova), NASA / JPL (región activa solar en EUV). Efectos y edición: yo mismo.
