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Figura No. 1. El Sol
Karen Lizzette Velásquez Méndez
Cód: 174640
G4N34Karen
Cuál es el origen de las manchas solares?
En las manchas hay un campo magnético con una
intensidad de 0,3 T. Aunque los detalles de la
creación de las manchas solares todavía son
cuestión de investigación, está bastante claro que
las manchas solares son el aspecto visible del
tubo de flujo magnético que se forma debajo de
la fotoesfera. En ellos la presión y densidad son
menores y por esto se elevan y enfrían. Cuando el
tubo de fuerza rompe la superficie de la
fotoesfera aparece la fácula que es una región un
10% más brillante que el resto. Por convección
hay un flujo de energía desde el interior del sol. El
tubo magnético se enrosca por la rotación
diferencial. Si la tensión en el flujo del tubo
alcanza cierto límite, el tubo magnético se riza
como lo haría una venda de caucho. La
transmisión del flujo de energía desde el interior
del sol se inhibe, y con él la temperatura de la
superficie. A continuación aparecen en la
superficie dos manchas con polaridad magnética
opuesta en los puntos en las que el tubo de
fuerza corta a la fotoesfera.
Un primer plano de mancha solar en luz
ultravioleta, tomada por la nave espacial
TRACE
Investigaciones científicas recientes han demostrado que el fenómeno de reconexión
magnética es responsable de las eyecciones de masa coronales y de las erupciones
solares. Reconexión magnética es el nombre dado al reordenamiento de las líneas de
campo magnético cuando dos campos magnéticos opuestos se acercan. Este
reordenamiento está acompañado de una liberación espontánea de la energía
almacenada en los campos originales dirigidos de forma opuesta.
En el Sol, la reconexión magnética puede comenzar por una pequeña curva en el campo
magnético que poco a poco se va cerrando sobre sí misma. Las líneas de campo de fuerza
se ven cada vez más curvadas hasta que de repente cortan la curva, volviendo a la forma
original. Sin embargo queda una parte sin conexión en forma de anillo. Este campo
magnético en forma de anillo y el material que este contiene se pueden expandir
violentamente hacia el exterior formando la eyección de masa coronaria. Esto también
explica por qué las EMC y las erupciones solares ocurren desde los puntos donde el
campo magnético solar es mucho más fuerte que la media.
Mancha solar.
¿Qué sale de ellas?
Cuando se originan manchas solares se
producen eyecciones de masa coronal,
también llamadas CME (por sus siglas
en inglés: Coronal Mass Ejection). Una
eyección de masa coronal es una onda
que consta de radiación y viento solar
que se desprende del Sol en el periodo
llamado Actividad Máxima Solar, que
ocurre cada 11 años. Por lo tanto, se
emite gran cantidad de electrones y
protones
como
radiación
electromagnética
de
diferentes
longitudes de onda
( ultravioleta
e infrarrojo).
Ejemplo de CME
¿Por qué es importante
permanentemente?
tecnológicamente
monitorearlas
Es importante monitorearlas permanentemente ya que las eyecciones de masa
coronal son muy peligrosas ya que, si llegan a la Tierra y su campo magnético
está orientado al sur, puede dañar los circuitos eléctricos, los transformadores y
los sistemas de comunicación, además de reducir el campo magnético de la
Tierra por un período. Cuando esto ocurre, se dice que hay una tormenta solar.
Sin embargo, si está orientado al norte, rebotará inofensivamente en la
magnetosfera. La magnetosfera o magnetósfera es una región alrededor de un
planeta en la que el campo magnético de éste desvía la mayor parte del viento
solar formando un escudo protector contra las partículas cargadas de alta
energía procedentes del Sol.
¿En qué fechas recientes se presentaron estos fenómenos?
El Sol presenta máxima actividad cada 11 años. La señal luminosa más poderosa
observada por el instrumental de un satélite empezó el 4 de noviembre de
2003 a las 19:29 UTC, y saturó los instrumentos durante 11 minutos. La Región
486 parece haber producido un flujo de rayos X. Las observaciones holográficas
y visuales indican actividad continuada en el Sol. El último máximo solar ocurrió
en el año 2001.
A continuación se muestran algunas fechas en las cuales se presentaron
fenómenos de máxima actividad solar:
Noviembre de 2000: El día 08/11/2000 se produce una tormenta de radiación
solar con nivel 14,8x10E3 pfu.
Abril de 2001. El 02/04/2001 se registra una erupción solar con nivel X20 en el
rango de los rayos X, la mayor observada hasta la fecha con instrumentos
electrónicos.
Noviembre de 2001. El día 04/11/2001 se produce una tormenta de radiación
solar con nivel 31,7x10E3 pfu. El día 22/11/2001 se produce una nueva tormenta de
radiación solar, con nivel 18,9x10E3 pfu.
Septiembre de 2001: El día 24/09/2001 se produce una tormenta de radiación
solar con nivel 12,9x10E3 pfu.
Octubre-Noviembre de 2003 (Tormenta de Halloween): Entre los días
27/10-04/11, tres años después del máximo del ciclo solar 23, se registró
nuevamente un nivel extremo de actividad en el clima espacial, alcanzándose
apagones radio de nivel R4 (severo) el 28/10 a las 11:00 UTC. Un día después, se
registró una tormenta de radiación solar de nivel S4 (severa), asociada a una
eyección de masa coronal de nivel X17 que también provocó una tormenta
geomagnética de nivel G5 (extrema), con Ap = 252 e índice geomagnético K=9 en
latitudes medias y altas, al alcanzar la Tierra en unas 19 horas. La tormenta se
mantuvo en niveles G3-G5 durante 24 horas. El satélite coreano KOMPSAT1, de
órbita baja, sufrió variaciones en su órbita como consecuencia del calentamiento de
la termosfera, mientras que el satélite japonés Kodama sufrió daños y tuvo que ser
desconectado. Se sospecha que las tormentas también produjeron la pérdida del
satélite ADEOS-2, valorado en 640 M$. La producción eléctrica en el norte de
EE.UU. y Canadá tuvo que limitarse para evitar los efectos de las GIC, algo que fue
posible gracias a las alertas emitidas por el NOAA/SWPC. La tripulación de la
Estación Espacial Internacional tuvo que refugiarse en el módulo de servicio, donde
el nivel de protección es más alto. El 30/10 se registra otra tormenta geomagnética
con nivel Ap = 220, dejando sin suministro eléctrico a 50.000 usuarios en Suecia.
El 04/11 se registró una nueva erupción solar con nivel X28e en el rango de
los rayos X, la mayor registrada hasta la fecha por instrumentos electrónicos
de observación. Las comunicaciones aeronáuticas en HF se vieron
seriamente afectadas por eventos de absorción polar (PCA) en latitudes
superiores a 57º N. También se produjeron dificultades en las
comunicaciones transatlánticas en HF. El desvío de vuelos transpolares para
evitar daños por radiación a pasajeros y tripulantes tuvo un coste de entre
10 k$ y 100 k$. Interferencias en el sistema de radionavegación Loran-C.
Fallos de GPS en latitudes altas y desconexión temporal de su sistema de
apoyo a aeronaves WAAS durante 30 horas.
Enero de 2005: El 17/01 se registra una llamarada solar de tipo X3.8,
elevándose el nivel de ruido 80 veces en la banda de 10 cm. La tormenta de
radiación solar, de nivel S3, tardó solamente 8 minutos en llegar a la Tierra,
provocando apagones de radio de nivel R3. Durante cuatro días
consecutivos, las rutas aéreas comerciales transpolares quedaron cerradas.
Diciembre de 2006: se produce una erupción que provoca una intensa
ráfaga de ruido solar, 10 veces más intensa que las registradas en los
últimos 50 años. Además, se registraron atenuaciones de 1 dB en
frecuencias de hasta 35 MHz en toda la zona de la Tierra orientada al Sol,
debido a las emisiones solares de rayos X y rayos UV que alcanzaron la
Tierra en latitudes medias y bajas. La atenuación en las zonas polares fue
provocada por los protones de alto nivel energético que alcanzaron la
Tierra en latitudes altas.
Abril de 2010: el día 05/04, el satélite de comunicaciones Intelsat Galaxy
15 comienza a tener fallos de envío de telemetría y de recepción de
comandos, teniendo que ser sustituido por el Galaxy 12. Según el Oficial
Jefe de Operaciones de la compañía constructora de estos satélites, el
problema pudo deberse a un incremento de la actividad solar entre los
días 03-05/04.
¿Dónde se encuentra información sobre la actividad solar?
A 15 millones de kilómetros de la Tierra se encuentra el satélite ACE
(Advanced Composition Explorer) el cual se encarga de medir la actividad
solar. El índice Kp permita medir la actividad solar.
En paginas de centros de investigación como NOAA / Space Weather
Prediction Center se encuentran los indices Kp diarios.
¿En qué fecha histórica la actividad solar afectó nuestro planeta?
La tormenta solar de 1859 es considerada la tormenta
solar más potente registrada en la historia. En el año 1859
se produjo una gran eyección de masa coronal o
fulguración solar. A partir del 28 de agosto, se observaron
auroras que llegaban al sur hasta el Caribe. El pico de
intensidad fue el 1 y 2 de septiembre, y provocó el fallo de
los sistemas de telégrafo en toda Europa y América del
Norte. Los primeros indicios de este incidente se
detectaron a partir del 28 de agosto de 1859 cuando por
toda Norte América se vieron auroras boreales. Se vieron
intensas cortinas de luz, desde Maine hasta Florida. Incluso
en Cuba los capitanes de barco registraron en los
cuadernos de bitácora la aparición de luces cobrizas cerca
del cenit. En aquella época los cables del telégrafo, invento
que había empezado a funcionar en 1843 en los Estados
Unidos, sufrieron cortes y cortocircuitos que provocaron
numerosos incendios, tanto en Europa como en
Norteamérica. Se observaron auroras en zonas de baja
latitud, como Roma, Madrid, La Habana y las islas Hawái,
entre otras.
Aurora boreal
Diseñe un cuadro para su monitoreo diario
Aunque para monitorear la actividad solar se tienen en cuenta muchos
parámetros, un cuadro posible puede ser:
FECHA
HORA
LUMINOSIDAD (w)
INDICE Kp
14/11/2012
00:00:00
3,82600E+26
1
14/11/2012
00:15:00
3,82580E+26
2
14/11/2012
00:30:00
3,82598E+26
2
14/11/2012
00:45:00
3,82758E+26
4
14/11/2012
01:00:00
3,82580E+26
5
14/11/2012
01:15:00
3,82565E+26
1
14/11/2012
01:30:00
3,82580E+26
2
14/11/2012
01:45:00
3,82580E+26
0
14/11/2012
02:00:00
3,82511E+26
5
14/11/2012
02:15:00
3,82580E+26
3
14/11/2012
02:30:00
3,82146E+26
1
14/11/2012
02:45:00
3,82156E+26
2
14/11/2012
03:00:00
3,82576E+26
1
GRÁFICA
Calcule a qué distancia de la Tierra un satélite experimenta igual
fuerza gravitacional hacia la Tierra y hacia el Sol. Cómo se llama este
punto?
GM/(r-R)3 – Gm/R2(r-R) = GM/r3
Denominemos G a la constante
gravitacional, M a la masa del Sol, m a la
de la Tierra, r a la distancia entre la Tierra
y el Sol y v a la velocidad en su órbita.
Si dividimos ambos lados por GM: G
desaparece de la escena, y en lugar de las
masas (m,M) del Sol y la Tierra, tenemos
solo su relación, un número pequeño que
denominaremos
y = m/M = 3/1,000,000
La ecuación es ahora
1/(r-R)3 – y/R2(r-R) = 1/r3
En lugar de trabajar con r y R, se
introduce la relación z = R/r, que
es también un número pequeño,
asi finalmente
R/r = z ~ 1/100 = 0.01
Luego, la distancia a L1 es
aproximadamente 0.01 de la
distancia al Sol.
Lo anterior indica que la distancia a la cual
un satélite experimenta igual fuerza
gravitacional hacia la Tierra y hacia el Sol es
0,01(150.000.000 Km) = 1.500.000 Km.
Donde 150.000.000 Km es la distancia
Tierra-Sol.
Este punto se denomina PUNTO DE
LAGRANGE (L1).
Puntos de Lagrange
Satélite ACE
El punto L1 del sistema Sol-Tierra es ideal
para hacer observaciones del Sol. Los
objetos aquí situados nunca son eclipsados
por la Tierra o la Luna. El Observatorio Solar
y de la Helioesfera (SOHO) se estaciona en
punto L1, y el Advanced Composition
Explorer (ACE) está en una órbita Lissajous
alrededor también del punto L1. El punto L1
del sistema Tierra-Luna permite un acceso
fácil a la órbita lunar y de la Tierra con un
mínimo cambio de velocidad, delta-v, y sería
ideal para una estación espacial tripulada a
medio camino pensada para ayudar al
transporte de carga y personal hacia y desde
la Luna.
 http://www.phy6.org/stargaze/Mlagrang.htm consultado el 14/11/2012.
 http://es.wikipedia.org/wiki/Puntos_de_Lagrange
14/11/2012.
consultado
el
 http://www.swpc.noaa.gov/rt_plots/kp_3d.html consultado el 14/11/2012.