Además del clima único que se produce en cada uno de nuestros planetas vecinos, también existe el clima espacial -perturbaciones impulsadas por diversas erupciones en el Sol, que se producen en la inmensidad del espacio interplanetario (la heliosfera) y en el entorno espacial cercano a la Tierra.
Al igual que el clima en la Tierra, el clima espacial se produce a todas horas, cambia continuamente y a voluntad, y puede ser perjudicial para las tecnologías y la vida humanas. Sin embargo, como el espacio es un vacío casi perfecto (no contiene aire y es una extensión casi vacía), sus tipos de clima son ajenos a los de la Tierra. Mientras que el clima terrestre está compuesto por moléculas de agua y aire en movimiento, el clima espacial se compone de «materia estelar»: plasma, partículas cargadas, campos magnéticos y radiación electromagnética (EM), cada uno de los cuales emana del Sol.
Tabla de contenidos
Tipos de meteorología espacial
El Sol no sólo impulsa el clima terrestre, sino también el clima en el espacio. Cada uno de sus comportamientos y erupciones genera un tipo único de evento meteorológico espacial.
El viento solar
Debido a que no hay aire en el espacio, viento como lo conocemos no puede existir allí. Sin embargo, existe un fenómeno conocido como viento solar: corrientes de partículas cargadas, llamadas plasma, y campos magnéticos que irradian constantemente desde el Sol hacia el espacio interplanetario. Normalmente, el viento solar viaja a velocidades «lentas» de casi un millón de millas por hora, y tarda unos tres días en llegar a la Tierra. Pero si se producen agujeros coronales (regiones en las que las líneas del campo magnético salen directamente al espacio en lugar de volver a la superficie del Sol), el viento solar puede salir libremente al espacio, viajando a una velocidad de hasta 1,7 millones de millas por hora, es decir, seis veces más rápido de lo que viaja un rayo (líder escalonado) por el aire.
¿Qué es el plasma?
El plasma es uno de los cuatro estados de la materia, junto con los sólidos, los líquidos y los gases. Aunque el plasma también es un gas, es un gas cargado eléctricamente que se crea cuando un gas ordinario se calienta a una temperatura tan alta que sus átomos se rompen en protones y electrones individuales.
Manchas solares
La mayoría de los fenómenos meteorológicos espaciales son generados por los campos magnéticos del Sol, que normalmente están alineados pero que pueden enredarse con el tiempo debido a que el ecuador del Sol gira más rápido que sus polos. Por ejemplo, las manchas solares -regiones oscuras del tamaño de un planeta en la superficie del Sol- se producen donde las líneas de campo agrupadas surgen desde el interior del Sol hacia su fotosfera, dejando zonas más frías (y por tanto, más oscuras) en el corazón de estos campos magnéticos desordenados. Como resultado, las manchas solares emiten potentes campos magnéticos. Sin embargo, lo más importante es que las manchas solares actúan como un «barómetro» del grado de actividad del Sol: cuanto mayor es el número de manchas solares, más tormentoso es el Sol en general y, por tanto, más tormentas solares, incluidas las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal, esperan los científicos.
De forma similar a los patrones climáticos episódicos en la Tierra, como El Niño y La Niña, la actividad de las manchas solares varía a lo largo de un ciclo multianual que dura unos 11 años. El ciclo solar actual, el ciclo 25, comenzó a finales de 2019. De aquí a 2025, cuando los científicos predicen que la actividad de las manchas solares alcanzará su punto máximo o «máximo solar», la actividad del Sol aumentará. Finalmente, las líneas del campo magnético del Sol se reajustarán, se desenroscarán y se volverán a alinear, momento en el que la actividad de las manchas solares disminuirá hasta alcanzar un «mínimo solar», que los científicos predicen que se producirá en 2030. Después de esto, comenzará el siguiente ciclo solar.
¿Qué es un campo magnético?
Un campo magnético es un campo de fuerza invisible que envuelve una corriente eléctrica o una partícula cargada solitaria. Su finalidad es desviar otros iones y electrones. Los campos magnéticos se generan por el movimiento de una corriente (o partícula), y la dirección de ese movimiento se denota mediante líneas de campo magnético.
Llamaradas solares
Las erupciones solares, que aparecen como destellos de luz en forma de manchas, son intensos estallidos de energía (radiación EM) procedentes de la superficie del Sol. Según la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA), se producen cuando el movimiento de agitación en el interior del Sol contorsiona las líneas del campo magnético del propio Sol. Y al igual que una goma elástica que vuelve a su forma después de haber sido fuertemente retorcida, estas líneas de campo se reconectan explosivamente en su característica forma de bucle, lanzando grandes cantidades de energía al espacio durante el proceso.
Aunque sólo duran entre minutos y horas, las erupciones solares liberan unos diez millones de veces más energía que una erupción volcánica, según el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Como las erupciones viajan a la velocidad de la luz, sólo tardan ocho minutos en hacer el viaje de 94 millones de millas desde el Sol hasta la Tierra, que es el tercer planeta más cercano a él.
Eyecciones de masa coronal
Ocasionalmente, las líneas del campo magnético que se retuercen para formar las erupciones solares se tensan tanto que se rompen antes de volver a conectarse. Cuando se rompen, una gigantesca nube de plasma y campos magnéticos de la corona del Sol (la atmósfera superior) escapa explosivamente. Conocidas como eyecciones de masa coronal (CME), estas explosiones de tormentas solares suelen transportar mil millones de toneladas de material coronal al espacio interplanetario.
Las CME suelen viajar a velocidades de cientos de kilómetros por segundo y tardan de uno a varios días en llegar a la Tierra. Sin embargo, en 2012, una de las naves del Observatorio de Relaciones Terrestres Solares de la NASA cronometró una CME a una velocidad de hasta 3.000 kilómetros por segundo mientras abandonaba el Sol. Se considera la CME más rápida registrada.
Cómo afecta el clima espacial a la Tierra
La meteorología espacial emite grandes cantidades de energía en el espacio interplanetario, pero sólo las tormentas solares dirigidas a la Tierra, o que surgen del lado del Sol que actualmente apunta a la Tierra, tienen el potencial de impactar en nosotros. (Dado que el Sol gira aproximadamente una vez cada 27 días, el lado que está orientado hacia nosotros cambia de un día a otro.)
Cuando se producen tormentas solares dirigidas a la Tierra, pueden suponer un problema para las tecnologías y la salud humanas. Y a diferencia de la meteorología terrestre, que a lo sumo afecta a varias ciudades, estados o países, los efectos de la meteorología espacial se sienten a escala global.
Tormentas geomagnéticas
Cuando el material solar procedente del viento solar, las CME o las erupciones solares llega a la Tierra, choca con la magnetosfera de nuestro planeta, el campo magnético en forma de escudo generado por el hierro fundido cargado eléctricamente que fluye en el núcleo de la Tierra. Al principio, las partículas solares son desviadas; pero a medida que las partículas que empujan la magnetosfera se acumulan, la acumulación de energía acaba acelerando algunas de las partículas cargadas más allá de la magnetosfera. Una vez dentro, estas partículas viajan a lo largo de las líneas del campo magnético de la Tierra, penetrando en la atmósfera cerca de los polos norte y sur y creando tormentas geomagnéticas -fluctuaciones en el campo magnético de la Tierra.
Al entrar en la atmósfera superior de la Tierra, estas partículas cargadas causan estragos en la ionosfera, la capa de la atmósfera que se extiende desde unas 37 a 190 millas por encima de la superficie terrestre. Absorben las ondas de radio de alta frecuencia (HF), lo que puede hacer que las comunicaciones por radio, así como las comunicaciones por satélite y los sistemas GPS (que utilizan señales de ultra alta frecuencia) se estropeen. También pueden sobrecargar las redes de energía eléctrica, e incluso pueden penetrar profundamente en el ADN biológico de los seres humanos que viajan en aviones de alto vuelo, exponiéndolos a un envenenamiento por radiación.
Auroras
No toda la meteorología espacial viaja a la Tierra para hacer travesuras. Cuando las partículas cósmicas de alta energía procedentes de las tormentas solares superan la magnetosfera, sus electrones comienzan a reaccionar con los gases de la atmósfera superior de la Tierra y provocan auroras en los cielos de nuestro planeta. (La aurora boreal, o luz del norte, baila en el polo norte, mientras que la aurora austral, o luz del sur, brilla en el polo sur). Cuando estos electrones se mezclan con el oxígeno de la Tierra, se encienden luces aurorales verdes, mientras que el nitrógeno produce colores aurorales rojos y rosas.
Ordinariamente, las auroras sólo son visibles en las regiones polares de la Tierra, pero si una tormenta solar es especialmente intensa, su brillo luminoso puede verse en latitudes más bajas. Durante una tormenta geomagnética desencadenada por una CME, conocida como el Evento Carrington de 1859, por ejemplo, la aurora pudo verse en Cuba.
Calentamiento y enfriamiento global
El brillo del Sol (irradiancia) también influye en el clima de la Tierra. Durante los máximos solares, cuando el Sol está más activo con manchas y tormentas solares, la Tierra se calienta de forma natural; pero sólo ligeramente. Según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), sólo llega a la Tierra una décima parte de un 1% más de energía solar. Asimismo, durante los mínimos solares, el clima de la Tierra se enfría ligeramente.
Previsión del clima espacial
Afortunadamente, los científicos del Centro de Predicción del Clima Espacial (SWPC) de la NOAA supervisan cómo pueden afectar a la Tierra estos fenómenos solares. Esto incluye proporcionar las condiciones meteorológicas espaciales actuales, como la velocidad del viento solar, y emitir previsiones meteorológicas espaciales de tres días. También se dispone de perspectivas que predicen las condiciones hasta 27 días por delante. La NOAA también ha desarrollado escalas de meteorología espacial que, de forma similar a las categorías de huracanes y clasificaciones de tornados EF, transmiten rápidamente al público si los impactos de las tormentas geomagnéticas, las tormentas de radiación solar y los apagones de radio serán menores, moderados, fuertes, graves o extremos.
La División de Heliofísica de la NASA apoya al SWPC realizando investigaciones solares. Su flota de más de dos docenas de naves espaciales automatizadas, algunas de las cuales están situadas en el Sol, observan el viento solar, el ciclo solar, las explosiones solares y los cambios en la producción de radiación del Sol las 24 horas del día, y transmiten estos datos e imágenes a la Tierra.
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