Este es un concepto artístico del campo magnético global de la Tierra, con el arco de choque. La Tierra está en el medio de la imagen, rodeada por su campo magnético, representado por líneas moradas. El arco de choque es la media luna azul a la derecha. Muchas partículas energéticas en el viento solar, representadas en oro, son desviadas por el "escudo" magnético de la Tierra.
(Imagen: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Laboratorio de Imagen Conceptual del Centro de Vuelo Espacial Goddard)
El viento solar arroja plasma y partículas del sol al espacio. Aunque el viento es constante, sus propiedades no lo son. ¿Qué causa esta corriente y cómo afecta a la Tierra?
Estrella de viento
La corona, la capa externa del sol, alcanza temperaturas de hasta 2 millones de grados Fahrenheit (1.1 millones de grados Celsius). En este nivel, la gravedad del sol no puede aferrarse a las partículas que se mueven rápidamente, y se alejan de la estrella.
La actividad del sol cambia a lo largo de su ciclo de 11 años, con números de manchas solares, niveles de radiación y material expulsado que cambian con el tiempo. Estas alteraciones afectan las propiedades del viento solar, incluido su campo magnético, velocidad, temperatura y densidad. El viento también difiere según de dónde viene el sol y qué tan rápido está rotando esa porción.
La velocidad del viento solar es mayor sobre los agujeros coronales, alcanzando velocidades de hasta 500 millas (800 kilómetros) por segundo. La temperatura y la densidad sobre los agujeros coronales son bajas, y el campo magnético es débil, por lo que las líneas de campo están abiertas al espacio. Estos agujeros ocurren en los polos y las latitudes bajas, alcanzando su mayor tamaño cuando la actividad en el sol es mínima. Las temperaturas en el viento rápido pueden alcanzar hasta 1 millón de F (800,000 C).
En el cinturón de serpentina coronal alrededor del ecuador, el viento solar viaja más lentamente, a alrededor de 200 millas (300 km) por segundo. Las temperaturas en el viento lento alcanzan hasta 2.9 millones de F (1.6 millones de C).
El sol y su atmósfera están formados por plasma, una mezcla de partículas cargadas positiva y negativamente a temperaturas extremadamente altas. Pero a medida que el material sale del sol, transportado por el viento solar, se vuelve más gaseoso.
"A medida que te alejas del sol, la intensidad del campo magnético cae más rápido que la presión del material", dijo en un comunicado Craig DeForest, físico solar del Southwest Research Institute (SwRI) en Boulder, Colorado. "Eventualmente, el material comienza a actuar más como un gas, y menos como un plasma magnéticamente estructurado".
Afectando la tierra
A medida que el viento se aleja del sol, transporta partículas cargadas y nubes magnéticas. Emitido en todas las direcciones, parte del viento solar está constantemente azotando nuestro planeta, con efectos interesantes.
Si el material transportado por el viento solar alcanzara la superficie de un planeta, su radiación causaría graves daños a cualquier vida que pudiera existir. El campo magnético de la Tierra sirve como un escudo, redirigiendo el material alrededor del planeta para que fluya más allá de él. La fuerza del viento extiende el campo magnético de modo que se alisa hacia adentro en el lado del sol y se extiende en el lado nocturno.
A veces, el sol escupe grandes explosiones de plasma conocidas como eyecciones de masa coronal (CME) o tormentas solares. Más común durante el período activo del ciclo conocido como el máximo solar, los CME tienen un efecto más fuerte que el viento solar estándar. [Fotos: impresionantes fotos de llamaradas solares y tormentas solares]
"Las eyecciones solares son los impulsores más poderosos de la conexión sol-tierra", dice la NASA en su sitio web para el Observatorio de Relaciones Terrestres Solares (STEREO). "A pesar de su importancia, los científicos no entienden completamente el origen y la evolución de las CME, ni su estructura o extensión en el espacio interplanetario". La misión STEREO espera cambiar eso.
Cuando el viento solar transporta CME y otras poderosas ráfagas de radiación al campo magnético de un planeta, puede hacer que el campo magnético en la parte posterior se presione, un proceso conocido como reconexión magnética. Las partículas cargadas fluyen de regreso hacia los polos magnéticos del planeta, causando hermosas exhibiciones conocidas como auroras boreales en la atmósfera superior. [Fotos: increíbles auroras de 2012]
Aunque algunos cuerpos están protegidos por un campo magnético, otros carecen de su protección. La luna de la Tierra no tiene nada que la proteja, así que se lleva la peor parte. Mercurio, el planeta más cercano, tiene un campo magnético que lo protege del viento normal estándar, pero toma toda la fuerza de los arrebatos más potentes, como las CME.
Cuando las corrientes de alta y baja velocidad interactúan entre sí, crean regiones densas conocidas como regiones de interacción co-giratorias (CIR) que desencadenan tormentas geomagnéticas cuando interactúan con la atmósfera de la Tierra.
El viento solar y las partículas cargadas que transporta pueden afectar los satélites de la Tierra y los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS). Las ráfagas potentes pueden dañar los satélites o hacer que las señales del GPS se apaguen por decenas de metros.
El viento solar agita todos los planetas del sistema solar. La misión New Horizons de la NASA continuó detectándolo mientras viajaba entre Urano y Plutón.
"La velocidad y la densidad promedian juntas a medida que el viento solar se mueve", dijo en un comunicado Heather Elliott, científica espacial de SwRI en San Antonio, Texas. "Pero el viento todavía se calienta por compresión a medida que viaja, por lo que puede ver evidencia del patrón de rotación del sol en la temperatura, incluso en el sistema solar exterior.
Estudiando el viento solar
Conocemos el viento solar desde la década de 1950, pero a pesar de sus extensos efectos sobre la Tierra y los astronautas, los científicos aún no saben cómo evoluciona. Varias misiones en las últimas décadas han tratado de explicar este misterio.
Lanzada el 6 de octubre de 1990, la misión Ulises de la NASA estudió el sol en varias latitudes. Midió las diversas propiedades del viento solar en el transcurso de más de una docena de años.
El satélite Advanced Composition Explorer (ACE) orbita alrededor de uno de los puntos especiales entre la Tierra y el sol conocido como el punto de Lagrange. En esta área, la gravedad del sol y el planeta tira por igual, manteniendo el satélite en una órbita estable. Lanzado en 1997, ACE mide el viento solar y proporciona mediciones en tiempo real del flujo constante de partículas.
La nave espacial gemela de la NASA, STEREO-A y STEREO-B, estudian el borde del sol para ver cómo nace el viento solar. Lanzado en octubre de 2006, STEREO ha proporcionado "una visión única y revolucionaria del sistema Sol-Tierra", según la NASA.
Una nueva misión espera iluminar el sol y su viento solar. La sonda solar Parker de la NASA, que se lanzará en el verano de 2018, tiene como objetivo "tocar el sol". Después de varios años de orbitar de cerca la estrella, la sonda se sumergirá en la corona por primera vez, utilizando una combinación de imágenes y mediciones para revolucionar la comprensión de la corona y aumentar la comprensión del origen y la evolución del viento solar.
"Parker Solar Probe va a responder preguntas sobre física solar que hemos desconcertado durante más de seis décadas", dijo en un comunicado el científico del Proyecto Parker Solar Probe Nicola Fox, del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. "Es una nave espacial cargada de avances tecnológicos que resolverá muchos de los misterios más grandes sobre nuestra estrella, incluido el descubrimiento de por qué la corona del sol es mucho más caliente que su superficie".
Recursos adicionales
- Viento solar en tiempo real (NOAA / Centro de predicción del clima espacial)
- Pronóstico de 3 días (NOAA / Centro de predicción del clima espacial)
- Puntos destacados semanales y pronóstico de 27 días (NOAA / Space Weather Prediction Center)
