El mínimo solar enfría parte de nuestra atmósfera

Las emisiones infrarrojas de óxido nítrico y dióxido de carbono en la atmósfera superior de la Tierra, estrechamente relacionadas con la radiación solar, son drásticamente más bajas que en el ciclo solar anterior.

El transbordador espacial Endeavor orbita en la termosfera en 2010 mientras se dirigía a la Estación Espacial Internacional. La capa de color naranja es la troposfera, la parte más baja de la atmósfera; la capa blanquecina es la estratosfera, y la capa azul es la mesosfera. Crédito: NASA

El Sol experimenta una inversión magnética cada más o menos once años y es lo que llamamos un ciclo solar. El polo norte se convierte en el sur y el sur en el norte. Actualmente seguimos en el ciclo solar (SC) 24 y ya se han dejado ver indicios del comienzo del SC25. Ningún ciclo es igual: la duración puede variar de 9 a casi 14 años, y el grado de la actividad solar también fluctúa. Dentro de cada ciclo solar, la frecuencia de las manchas solares y las erupciones se incrementa y disminuye en respuesta al cambio del campo magnético alrededor de nuestra estrella.

La Ionosfera, también llamada termosfera (ambas formas son aceptadas para definir esta capa), es una de las capas externas de la atmósfera terrestre y es particularmente sensible a la variación en la actividad solar. La Ionosfera o Termosfera se sitúa a unos 100 kilómetros de altura y se extiende por varios cientos de kilómetros por encima. Esta absorbe gran parte de los rayos X y la radiación ultravioleta del sol. Durante los períodos de alta actividad solar o máximo solar, los rayos X y la radiación ultravioleta del Sol aumentan, y esta capa «reacciona» aumentando su volumen a medida que aumenta la energía emitida del Sol. Y al contrario, a medida que el sol se acerca a un mínimo solar, se enfría y se contrae a medida que disminuye la intensidad de la energía emitida en Rx y UV. Dado que la Estación Espacial Internacional y muchos satélites orbitan a través de esta capa, los cambios en los límites y densidades termosféricas afectan a su funcionamiento y el mantenimiento de sus órbitas.

capas

El enfriamiento cerca del mínimo solar es natural y específico en esta capa de nuestra atmósfera y no afecta a la troposfera, la capa de la atmósfera más próxima a la superficie de la Tierra donde vivimos. 

El óxido nítrico y el dióxido de carbono juegan un papel importante en el enfriamiento de la Ionosfera/Termosfera. Estas moléculas son capaces de irradiar energía en longitudes de onda infrarrojas y, por lo tanto, moderar los efectos de las entradas de energía en la capa. En particular, el óxido nítrico actúa como un termostato y, en concierto con el dióxido de carbono, puede influir significativamente en la temperatura, especialmente durante los períodos en que la se altera durante las tormentas geomagnéticas.

cronometrado

El satélite de Sondeo de la Atmósfera utilizando Radiometría de Emisión de Banda Ancha (SABER) en el satélite de la Termosfera, la Ionosfera, la Energética y la Dinámica de la Mesosfera (TIMED) de la NASA se lanzó en 2002 y ha estado observando la radiación infrarroja de estas moléculas desde entonces.

Aquí: Martin G. Mlynczak y sus colaboradores han examinado los últimos 17 años de datos de SABER para cuantificar la cantidad de energía que el óxido nítrico y el dióxido de carbono descargan de la termosfera durante los últimos dos ciclos solares. El período cubre la mayor parte del SC 23 y todo el SC 24 hasta la fecha.

Los autores han encontrado la evidencia que la potencia infrarroja emitida por las dos moléculas durante el SC24 es drásticamente más baja que las emisiones durante el SC 23. De hecho, la energía irradiada por el óxido nítrico y el dióxido de carbono es entre 50% y 73% menor, respectivamente, que las emisiones durante el SC23 y sustancialmente más baja que cada uno de los cuatro ciclos anteriores. Las bajas tasas de radiación probablemente estén vinculadas a la debilidad relativa de este SC24. Para igualar la radiación infrarroja de promedio liberada en la termosfera en los últimos cinco ciclos, el ciclo solar actual debería durar unos 1.690 días adicionales, haciendo que el ciclo actual fuera un año completo más largo que su predecesor y uno de los más largos en el registro histórico.

Para ayudar a realizar un seguimiento de lo que está sucediendo en la termosfera, Mlynczak y sus colegas presentaron el Índice de Clima de la Termosfera ( Thermosphere Climate Index TCI), un número expresado en vatios que indica la cantidad de calor que NO depositan las moléculas en el espacio. Durante el máximo solar, el TCI será alto «caliente»; durante el Mínimo Solar será bajo «Frío». En este momento es muy bajo (4.07 x 10^10 W), Frío.

Aunque SABRE ha estado en órbita por solo 17 años, Mlynczak y sus colegas calcularon recientemente que la TCI se remonta a la década de 1940. «SABRE nos enseñó a hacer esto al revelar cómo la TCI depende de otras variables, como la actividad geomagnética y la salida UV del sol, cosas que se han medido durante décadas».

El estudio ofrece información detallada sobre el estado térmico de la alta atmósfera de la Tierra por encima de los 100 kilómetros. La influencia del Sol en la Ionosfera/Termosfera es un tema de investigación en crecimiento, y este estudio proporciona un contexto cuantitativo crucial para el trabajo futuro. 

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Fuentes:

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018GL080389

https://eos.org/research-spotlights/the-thermosphere-responds-to-a-weaker-than-normal-solar-cycle?fbclid=IwAR0Y11WwaxmBaKMIhnoCiqrqlu1u5AhYV0IR2yEVtjUsoW6QZPRZnu6cPVA

https://spaceweatherarchive.com/2018/09/27/the-chill-of-solar-minimum/

 

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