La meteorología espacial para principiantes: Eventos solares y efectos de las tormentas solares

EVENTOS SOLARES:

Siempre que existe bastante actividad solar, nunca va de más repasar ciertos conceptos básicos de la meteorología espacial. En este caso queremos repasar ciertos conceptos para entender y comprender lo básico sobre la meteorología espacial:


 

Las manchas solares pueden tener un tamaño enorme, incluso superando 15 veces el tamaño de la Tierra
Las manchas solares pueden tener un tamaño enorme, incluso superando 15 veces el tamaño de la Tierra

1.    Manchas solares y regiones activas: En la superficie solar se pueden formar manchas solares. Las manchas solares son causados por los campos magnéticos salientes de la superficie solar, que enfrían esa zona y hacen disminuir la densidad. Ello provoca que aparezcan las manchas oscuras. Cuando esto sucede, dependiendo de la cantidad de campos magnéticos y sus “cruzamientos entre ellos”, las manchas solares tendrán mayor o menor estabilidad.

Una región activa, es una agrupación de manchas solares que comparten campos magnéticos. Pueden llegar incluso a tener más de 50 manchas solares unidas por los mismos campos magnéticos.

Estas regiones activas se desplazan por la superficie solar. Cuando estas están dentro de la zona geoefectiva (zona frontal entre el Sol y la Tierra) se les asigna una numeración.

 


 

Fulguración que emite CME posteriormente
Fulguración que emite CME posteriormente

2.   Fulguración: Cuando estos campos magnéticos que forman las manchas solares se inestabilizan, pueden producir una fulguración (o dicho de una forma no científica, llamarada). Cuando esto sucede se produce una gran liberación de radiación de tipo X de la cual se dispersa en todas direcciones. Dependiendo de la intensidad y cantidad de flujo de rayos X que ha liberado la fulguración, se le asigna una escala: C, M y X. En cada letra tiene una subnumeración con un decimal, como por ejemplo X3.3

Esta radiación que viaja en todas direcciones llega a alcanzar las partes altas de la ionosfera, pero a la superficie casi nunca suele llegar (solamente existen registros de muy pocos casos, y a ello se le denomina GLE). Cuando la radiación X llega a la ionosfera, esta se perturba provocando que las señales de radio de baja frecuencia que viajan por esta capa alta de la atmósfera, se bloqueen y se atenúan. Ha habido casos de fulguraciones intensas que han dejado sin comunicación de baja frecuencia durante horas.

Hay fulguraciones repentinas (que son rápidas y emiten durante pocos minutos radiación X) y también hay fulguraciones de larga duración (suelen durar incluso más de una hora y liberan bastante radiación continua). Cuando son fulguraciones de larga duración existe riesgo de que se produzca un evento de radiación o lo llamado TORMENTA DE RADIACIÓN. Ello supone una llegada intensa de protones y electrones producidos durante la fulguración que únicamente como efecto pueden dañar a los satélites.

A todo ello lo más importante es conocer si posteriormente de la fulguración, se ha producido una CME (eyección de masa coronal) o no.

La radiación emitida por la fulguración solo tarda 8,4 minutos en llegar a nuestro planeta.

 


Las eyecciones de masa coronal (CME) se resumen como una nube de partículas que salen eyectadas del Sol a velocidades tremendas
Las eyecciones de masa coronal (CME) se resumen como una nube de partículas que salen eyectadas del Sol a velocidades tremendas

3.    CME: Una eyección de masa coronal es una eyección de partículas a gran escala de la superficie solar. Suele suceder cuando se produce una fulguración, una eyección de un filamento magnético o una eyección de una protuberancia solar. Estas eyecciones son como una nube que se va expandiendo a la vez que se aleja del Sol.

Estas eyecciones no tienen una categoría como las fulguraciones (tienen una categoría de velocidad pero no es tan conocida). Por ejemplo, decir que una CME tiene una intensidad de X3.3 es un gran error, ya que una fulguración de tipo X3.3 puede producir una CME posterior o no.

Esta nube está formada por gran cantidad de partículas cargadas de plasma (electrones y protones principalmente). Suelen salir eyectadas a velocidades variables, que suele ir desde 300 km/s hasta 2500 km/s. Estas eyecciones pueden ir dirigidas hacia cualquier dirección, incluso hacia la Tierra. Cuando una CME va dirigida hacia la Tierra se le denomina Geoefectiva. No obstante a medida que avanza la CME se puede conocer con mayor exactitud su ruta. Una CME geoefectiva puede ser parcial o total. Cuando la CME es parcial, solo una pequeña parte rozará el campo magnético de la Tierra, mientras que si es total, estaremos hablando de que será dirigida totalmente hacia la Tierra. Dependiendo de su velocidad tardará entre 16 horas (en casos de CME’s muy extremadamente rápidas) hasta 4-5 días en CME’s lentas.

Cuando una CME roza con el escudo magnético de la Tierra, llamado magnetosfera, este lo perturba provocando que el campo magnético de la Tierra se alteré. Cuando esto sucede se le llama tormenta geomagnética y tiene diferentes grados e intensidades.

En casos simples, las tormentas geomagnéticas solo provocan un aumento del nivel de auroras tanto boreales como australes, pero en casos extremos puede producir otros fenómenos como inducciones electromagnéticas, fallos en satélites, alteraciones en las comunicaciones y otros de los cuales los encontrarán en nuestra web de GAME.

 


OTRAS INFORMACIONES:

  • Una fulguración o una CME no quema ni nos puede matar, por lo tanto no hay que alarmar de forma innecesaria.
  • Hablar de eventos de tipo M8, X3 o incluso X6 son eventos considerables pero no extremos, por lo cual no vamos a tener una situación de riesgo.
  • Decir que a causa de esto hoy hace más calor, es algo totalmente erróneo e incorrecto. No existe relación.
  • Decir que el Sol está más activo que nunca es totalmente falso, en el año 2003 tuvimos una temporada de mucha actividad. Lo que sucede que hoy en día disponemos mayores medios de comunicación para poder informar, cosa que anteriormente no sucedía.
  • durante la historia hemos tenido eventos muy superiores a los actuales, en el año 1859, en el evento Carrington, se estima que se produjo una fulguración de nivel X47

 

EFECTOS DE LAS TORMENTAS SOLARES:

10574428_808346825865816_4179454433215163140_nCuando se produce una eyección de masa coronal (CME) en el Sol y el viento solar se acelera, una gran masa de partículas cargados de neutrones y protones viaja por el espacio hasta chocar con el escudo magnético terrestre. Cuando se produce este fenómeno, lo llamamos tormentas solares y las hay de varios tipos. El estudio de la relación Sol-Tierra se llama meteorología espacial.

Cuando una CME se dirige hacia nosotros (la Tierra), se considera que tenemos una tormenta solar. En ello posteriormente se derivan diferentes efectos que explicamos a continuación:

 


 

Monitorización de la magnetosfera terrestre, de gran utilidad para comprobar el estado del campo geomagnético terrestre durante una tormenta solar y tormenta geomagnética
Monitorización de la magnetosfera terrestre, de gran utilidad para comprobar el estado del campo geomagnético terrestre durante una tormenta solar y tormenta geomagnética

1. Tormenta geomagnética: Cuando la magnetosfera terrestre se comprime por el incremento de la velocidad del viento solar, ya sea por una CME o por el efecto de un agujero coronal, mayor es la cantidad de filamentos magnéticos procedentes del propio escudo terrestre que se empiezan a desplazar a niveles más bajos y por lo tanto, los sistemas electrónicos sensibles a la inducción superficial extensiva empiezan a interaccionar con ellos, entremezclándose y rompiendo la estructura de ambos. Esto afecta especialmente a los satélites, que no están protegidos de una atmósfera como nosotros y pueden ver vulnerados sus sistemas. Aunque hay evidentes pruebas de que en sus vertientes más extremas, hasta los sistemas eléctricos de la superficie de la Tierra se hayan visto afectados por este fenómeno.

En su clasificación, se utiliza la letra G, seguido de un numero del 1 al 5, que determina su intensidad y potencia. La mezcla de estos factores se determina con el índice KP.

G1 – En el momento que el índice KP es superior a 5, se considera el inicio de una tormenta geomagnética.
Sus consecuencias son las siguientes:
Débiles fluctuaciones de potencia en satélites e irrelevantes en sistemas eléctricos. Aumenta visibilidad de Aurora. Animales migratorios polares se ven afectados.

G2 – (KP6) En latitudes altas, posibles problemas de distribución de voltaje. Correcciones de órbitas de satélites. Auroras a la altura de New York, Escandinavia. (55º)

G3 -(KP7) Se disparan en falso las alarmas de protección en sistemas eléctricos, en satélites posible inducción de carga eléctrica elevada.
Intermitencia en navegación por satélite y señales de baja frecuencia. Problemas con señales HF
Auroras en Oregon, Illinois, Dinamarca, Escocia. (50º)

G4 -(KP8) Posibilidad de amplios problemas del control del voltaje de las líneas y funcionamiento irregular,
posible pérdida de contacto con algunos satélites. Bloqueos esporádicos de radio y dificultad para la navegación por satélite. Auroras en California, Polonia, Rep.Checa, Alemania.(45º).

G5 -(KP+9) Problemas para contener el voltaje y posibles daños irreparables si llega al colapso, pérdida de contacto con algunos satélites y posibles averiáis sin posible solución, bloqueo de HF por varios días y afecta sistemas de navegación por mar y aire. Auroras a latitudes muy bajas como Florida o España. (40º)

 


Si se fijan en la imagen, se observan muchos puntos blancos pero la gran mayoría son alargados y mas grandes. Esto no son estrellas, sino la radiación de una fuerte fulguración que impacta en los sensores del satélite SOHO
Si se fijan en la imagen, se observan muchos puntos blancos pero la gran mayoría son alargados y mas grandes. Esto no son estrellas, sino la radiación de una fuerte fulguración que impacta en los sensores del satélite SOHO

2. Tormentas de radiación: En este tipo de tormenta, lo importante no es la velocidad del viento solar, sino su densidad.
Si la concentración de partículas solares en las capas altas de la ionosfera es superior a 10 MeV, (MeV = un Millón de Electro Voltios) se considera el principio de una S1, con casi irrelevantes consecuencias.
Igual que con su grado mayor S2, que solo dificulta la propagación de HF en zonas polares.

Es a partir de S3, con 10^3 Mev, cuando los pasajeros de vuelos Trans-Polares reciben dosis de 1 radiografía de tórax, mientras que los astronautas no pueden salir del vehículo en paseos extra-vehiculares.

Siempre desde los satélites se percibe la radiación como “manchas o muescas” en forma de ruido, que quedan reflejadas en la imagen. Cuando se alcanza el nivel S4 los satélites tienen muchos problemas de orientación y nitidez, posible peligro para astronautas y dosis segura de 10 radiografías a pasajeros de vuelos T-P.

Cuando el flujo de iones por MeV es superior a 10^5, se declara una S5. Un momento breve donde las partículas energizadas que estamos acostumbrados a ver desde el coronógrafo del SOHO, penetran sobre los circuitos internos de los satélites.

-¿Que ocurre cuando el nivel de radiación es máximo en la Tierra?

-Peligro inevitable para los astronautas, pasajeros T-P reciben +100 radiografías de tórax.
Pérdida de algunos satélites o de su memoria y peligro para los paneles solares que pueden verse dañados e inutilizados. Comunicación HF casi nula en la parte diurna del planeta.

 


Tabla de rayos X, útil para monitorear las fulguraciones en el Sol.
Tabla de rayos X, útil para monitorear las fulguraciones en el Sol.

3. Bloqueos de radio:

Los bloqueos de radio se clasifican según si afectan a la propagación de ondas HF o si dificulta los sistemas de navegación(GPS). Aun que hay múltiples intensidades y más de una forma de medir el tipo de bloqueo y las ondas que afecta, por lo general se usa R más un numero del 1 al 5 que define el grado de distorsión en la propagación de ondas.

Una R5 en su máximo esplendor, impide la comunicación por HF con marineros y aviadores durante varias horas, mientras que los sistemas de búsqueda y exploración por baja frecuencia hacen cometer muchos errores de posicionamiento en el lado diurno de la Tierra, haciendo casi imposible el seguimiento por satélite.

Las R4 producen bloqueos de una a dos horas y muchas interferencias por radio HF. Posibles interrupciones y fallos asegurados de posicionamientos por GPS.

Entre las R3 y R2 pueden provocar pausas más o menos largas con aparición de ruido estático en las comunicaciones y provocan un margen de error un poco más elevado en sistemas de navegación en el lado diurno y casi nulo en el nocturno.

Por último las R1 son bastante irrelevantes ya que pueden producir una pequeña desconexión pero no un bloqueo absoluto, por lo tanto, queda abierta la posibilidad de re-establecer conexión de nuevo y solventar el problema.

Cabe añadir que cuando el flujo de rayos-X aumenta repentinamente, alcanza un valor determinado, por lo que en función de su intensidad, sabremos de qué categoría ha sido la fulguración en el Sol. Son las fulguraciones las causantes de las subidas de rayos-X, así como los restos de una supernova o la explosión de un magnetar lejano.
El satélite encargado de detectar los rayos-X provenientes del Sol, es el GOES.

 

Puede obtener mas información sobre mas efectos en nuestra web: www.meteorologiaespacial.es

 

 

3 comentarios sobre “La meteorología espacial para principiantes: Eventos solares y efectos de las tormentas solares

  • el octubre 20, 2014 a las 9:27 pm
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    Excelente trabajo que han realizado, los felicito. Sigan adelante.

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  • el octubre 20, 2014 a las 11:12 pm
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    Muy buen artículo,sin embargo cada vez que lo leo me genera una duda y es con respecto a la radiación producida por una fulguración, que segun se dice en ella viajan electrones y protones y llegan a la tierra en unos 8 minutos o sea la velocidad de la luz, esta es la duda, estas partículas tienen masa y segun tengo entendido no pueden viajar a dicha velocidad como lo predijo Einstein.
    Espero respuesta, gracias.

    Respuesta
  • el julio 10, 2015 a las 3:38 pm
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    muy buena la información que ustedes mandan, por lo menos sabemos el porque se corta la Internet o los celulares… gracias muy bueno…yo lo subo a mi Facebook …saludos desde la ciudad de Berazategui Buenos Aires Argentina…

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