Download Tormentas geomagnéticas - Física re

Monografía: Tormentas geomagnéticas
María Florencia Chercasky – [email protected]
Introducción a las Ciencias Experimentales- Universidad de San Andrés-2002
RESUMEN:
El artículo que analizaré “Tormentas geomagnéticas de origen solar” aparece
publicado en el Volumen 12 N° 67 (Febrero-Marzo 2002) de la Revista Ciencia Hoy. El
objetivo principal es mostrar la relación existente entre la actividad solar y las tormentas
geomagnéticas que se originan en la superficie terrestre causando severos daños. Se explican
los distintos experimentos y observaciones que se realizaron desde hace muchos años, que
permiten corroborar las distintas hipótesis que se plantean. Para los grupos de investigación
espacial se ha vuelto una prioridad la predicción de estos fenómenos para permitir tomar
medidas que reduzcan los daños producidos por estas tormentas.
DESARROLLO:
En este artículo se plantea como hipótesis principal que las tormentas geomagnéticas
han sido las causantes de severos daños en diversos sistemas de comunicación o líneas de
transmisión de energía eléctrica. Las mismas surgen cuando ráfagas de viento solar o
eyecciones de masa coronal chocan con la magnetosfera de la Tierra, que es una burbuja
magnética que rodea nuestro planeta y nos protege del persistente viento solar.
Con el objetivo de demostrar esta idea, el artículo analiza observaciones del pasado
que llevan a la explicación de este fenómeno. Al leer el texto se observan diversas hipótesis
menores que fueron falseadas o corroboradas con el paso del tiempo. De esta manera se
puede ver una evolución en las concepciones similar a lo ocurrido con las leyes de
cosmología estudiadas en clase.
La región entre el Sol y la Tierra se conoce como el espacio interplanetario, dominado
por el viento solar, que es un gas de partículas con carga eléctrica. Las partículas
provenientes del Sol, empujan y alargan el campo magnético de la Tierra. La mayoría de ellas
Tormentas geomagnéticas - María Florencia Chercasky - UdeSA 2002
1
se limitan a circular alrededor de nuestro campo magnético, pero algunas quedan atrapadas
dentro de él. Sólo unas pocas entran en la atmósfera,
normalmente a la altura de los polos, produciendo una
alteración de los sistemas de corriente eléctrica ubicados en
la cavidad magnética terrestre, desencadenando las tormentas geomagnéticas.
Figura 1. Vista del Sol. Una gran eyección de masa solar puede observarse en el lado derecho.
Figura 2. Dos secuencias (14 de abril
de 1980 y 24 de
octubre de 1989) de
imágenes
solares
mostrando la expulsión de nubes magnéticas
hacia
el
espacio
interplane-
tario.
El artículo se remonta a observaciones pasadas para explicar estos fenómenos,
cumpliendo con los pasos del método científico. Luego de la observación de los hechos, los
científicos plantearon diversas hipótesis que intentaron falsear por medio de la
experimentación cuando fuera posible, o por medio de mejores análisis y observaciones del
cosmos.
En primer lugar, se presentan los conocimientos que tenemos acerca del magnetismo
terrestre, para lo cual se recurre a la hipótesis del origen del geomagnetismo planteada por H
Oersted (1777-1851) que observó que alrededor de un cable por el que circula una corriente
eléctrica, siempre se genera un campo magnético. Luego Humboldt (1769-1859) se percató
de las grandes perturbaciones del campo magnético terrestre que ocurrían en toda la Tierra, a
las que llamó “tormentas magnéticas”.
En segundo lugar, se describe el estudio de las características visibles más
prominentes en el Sol, que son las manchas solares. Entre 1825 y 1850, muchas de sus
propiedades se dieron a conocer por las observaciones realizadas por Heinrich Schwabe. Sus
estudios fueron continuados por R Wolf, quien retrocedió en el tiempo en busca de
información acerca de dichas manchas. De esta forma se confirmó la hipótesis de la
Tormentas geomagnéticas - María Florencia Chercasky - UdeSA 2002
2
existencia de un ciclo solar de 11 años (ciclo en el número de manchas), que es aceptada por
toda la comunidad científica. En realidad, los procesos solares evolucionan con un período de
22 años, ya que la polaridad magnética de un ciclo es opuesta a la del anterior. Cada 11 años,
el Sol presenta un número máximo de manchas; este período se denomina “máximo solar”.
Durante el “mínimo solar”, el Sol aparece prácticamente sin manchas; lo que significa que se
encuentra más caliente durante el máximo solar y luego más frío en el mínimo.
Figura 3. Indicadores del ciclo solar desde 1600 hasta 1995. Durante el período entre 1645 y 1715,
lapso conocido como Mínimo de Maundes, puede observarse la poca cantidad (o ausencia) de manchas. Puede
observarse también el aspecto del disco solar desde el máximo ocurrido en 1980 hasta el próximo máximo,
ocurrido en 1989.
Los ciclos de manchas solares se repitieron casi periódicamente durante los últimos
300 años, sin embargo hubo dos períodos en los que casi no se registraron manchas,
conocidos como “Mínimo de Maunder” (1645-1715) y “Mínimo de Spörer” (1460-1550). A
su vez se registró un período desde 1100 hasta 1250, en el que el Sol tuvo una actividad más
intensa que la media actual, denominado “Gran Máximo”. La baja del número de manchas
solares durante el “Mínimo de Maunder” coincide con la mini-era glacial en Europa, lo que
implica una efectiva conexión entre el Sol y el clima.
A continuación, el artículo desarrolla uno de sus principales puntos que se basa en la
comprobación de la relación existente entre el ciclo solar y determinadas variaciones en el
Tormentas geomagnéticas - María Florencia Chercasky - UdeSA 2002
3
campo magnético terrestre. Considero adecuada la forma en que el autor mostró cómo con el
paso del tiempo se mejoraron los conocimientos científicos y se perfeccionaron los resultados
obtenidos.
El vínculo Sol-Geomagnetismo fue completado por Richard Carrington. Su manera de
proceder experimentalmente fue comprobar que luego de una erupción de luz solar, en la
Tierra se observaron auroras boreales en países muy
lejos del polo norte. Las auroras empiezan a
latitudes entre los 60 y 80 grados y son una
manifestación visual de las antes mencionadas
tormentas geomagnéticas, originadas por el Sol.
Igualmente Carrington al decir “una golondrina no
hace un verano” demostró que era necesario continuar experimentando, como es el requisito
de las distintas ciencias. Sergio Dasso, autor de este artículo, incorporó otras
experimentaciones realizadas con el fin de explicar mecanismos por los cuales el Sol podría
tener influencias sobre el entrono terrestre. Por ejemplo Birkeland es mencionado al plantear
la hipótesis que las auroras eran desencadenadas por partículas que provenían del Sol.
Otro de los temas que el autor toma para confluir en la verificación de la hipótesis
planteada, es la existencia del viento solar. Se estimó que alcanza una velocidad de 450
km/seg. A su vez, se rechazó la hipótesis que establecía que este viento solar era un flujo
uniforme, dado que existen diferentes regímenes de vientos (vientos solares rápidos y lentos).
Gracias a las observaciones, se comprobó que este viento deforma la configuración de la
magnetosfera terrestre comprimiendo su frente y
estirando su cola, al igual que ocurre con los cometas.
Además se explica la forma en que el escudo
geomagnético protector de la Tierra puede desaparecer
momentáneamente, permitiendo así el ingreso de las
partículas solares.
Figura 4. Esquema del Sol, el viento solar y la magnetosfera terrestre.
Finalmente, al comprobar que efectivamente las variaciones solares generan diversos
efectos en la Tierra, se mencionan una serie de eventos que ocasionaron daños, como
consecuencia de las tormentas magnéticas.
Con el fin de comprobar si el artículo efectivamente se apoya en evidencias
observacionales firmes, leí otros artículos publicados en conocidas revistas de divulgación
Tormentas geomagnéticas - María Florencia Chercasky - UdeSA 2002
4
científica y en algunos sitios de Internet. Corroboré que los temas aquí planteados demuestran
el consenso existente con el resto de la comunidad científica.
Entre las consecuencias acarreadas que figuran en el presente
artículo y una cantidad mayor en los otros que leí, se menciona
reiteradamente los daños causados en los sistemas de comunicación
aero-terrestres y barco-puerto, así como también en algunos sistemas
militares de detección o de aviso temprano y en los satélites. Durante
los eventos solares y las tormentas geomagnéticas, el sistema puede
dar a los navegantes información incorrecta, algunas veces errando
por muchas millas. Las señales de los sistemas de posicionamiento
geográfico (GPS) también se afectan cuando la actividad solar
provoca variaciones repentinas en la densidad de la ionosfera. Los
campos magnéticos que fluctúan con rapidez pueden inducir corrientes
en los tendidos de tuberías y dañar a los ingenieros. Los destellos solares
intensos dejan escapar partículas altamente cargadas que pueden ser tan
peligrosas para los humanos como las explosiones nucleares de
radiación de baja energía.
El 13 de marzo de 1989 en Montreal, Québec, casi 10 millones de abonados
se quedaron sin luz por 9 horas como resultado de una tormenta
geomagnética inmensa; al igual que algunas áreas del nordeste de los
Estados Unidos y de Suecia. En esos casos, si las condiciones
geomagnéticas se hubieran podido predecir con la debida anticipación el incidente se podría
haber evitado, o al menos atenuado, disminuyendo la corriente de la línea. Durante esta
misma tormenta, cuatro satélites de navegación de la Fuerza Naval se tuvieron que sacar
fuera de servicio por casi una semana.
Con respecto a las posibles objeciones de la tesis del artículo original, considero que
el autor siguió todas las pautas científicas que se requieren al analizar un tema en particular.
Estoy de acuerdo con la forma utilizada para plantear una serie de hipótesis que al ser puestas
a prueba a lo largo del tiempo llevan a la verificación de la hipótesis principal. Además, como
lo mencioné anteriormente, sus planteos están avalados por la comunidad científica; o al
menos eso es lo que pude concluir con los artículos y textos que leí. A pesar de la posibilidad
Tormentas geomagnéticas - María Florencia Chercasky - UdeSA 2002
5
de encontrar ciertas posturas contrarias a las antes mencionadas, creo que lo planteado no es
algo incorrecto.
CONCLUSIONES
Quedó demostrado que el encuentro entre nubes magnéticas expulsadas por el Sol y el
campo magnético terrestre desencadena violentas fluctuaciones en los niveles de magnetismo
terrestre, las tormentas geomagnéticas, que llegan a interrumpir e incluso dañar sistemas de
comunicación o líneas de transmisión de energía eléctrica. En los últimos 40 años se ha
logrado un inmenso avance en el entendimiento de los procesos físicos relevantes que operan
durante la interacción entre el Sol y el magnetismo terrestre gracias al envío al espacio de
sondas científicas. Una tarea aún no resuelta es la identificación de los eventos solares que
más afectan las condiciones del entorno terrestre. Es probable que en un futuro próximo
alguna sonda científica sea capaz de identificar un evento geofísico y calcular su velocidad,
para evitar que afecte las actividades que desarrolla el hombre en la Tierra.
Figura 6. Cantidad de manchas solares diarias (línea
continua) superpuesto con un
histograma
de
tormentas
geomagnéticas intensas. Puede observarse la correlación
entre el nivel de actividad
magnética en la Tierra y el
ciclo solar.
Personalmente considero que fue muy interesante el análisis llevado a cabo al igual
que las conclusiones extraídas del mismo. Realmente es un tema del que no tenía demasiados
conocimientos y entendí que las investigaciones llevadas a cabo son extremadamente
importantes. Dado que las tormentas magnéticas afectan a las personas y sus actividades, la
lista de consecuencias crece en proporción a nuestra dependencia de los sistemas
tecnológicos. Como consecuencia de lo analizado podría establecer que los resultados de las
interacciones entre el Sol y la Tierra y entre las partículas solares y los instrumentos
delicados, se han convertido en factores que afectan nuestro bienestar. Es por esto que creo
Tormentas geomagnéticas - María Florencia Chercasky - UdeSA 2002
6
que hay una necesidad continua e intensificada de servicios ambientales espaciales que
atiendan las necesidades de salud, seguridad y comercio.
BIBLIOGRAFÍA:
1. Tormentas Geomagnéticas de origen solar – Sergio Dasso. Revista Ciencia Hoy.
Volumen 12 Nº 67 Febrero/Marzo 2002. (págs. 28-37)
2. Introducción al clima espacial.
(http://www.sel.noaa.gov/primer/primer_in_spanish.html)
3. Tiempo meteorológico espacial.
4. (http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/Mweather.html)
5. Geofísica UNAM. (http://ariel.igeofcu.unam.mx/index2.html)
6. Es época de auroras. (http://ciencia.nasa.gov/headlines/y2001/ast26oct_1.htm)
7. El Sol – Isaac Asimov. Biblioteca del Universo. Madrid 1989.
8. La Tierra, nuestro hogar – Isaac Asimov. Biblioteca del Universo. Madrid 1989.
Tormentas geomagnéticas - María Florencia Chercasky - UdeSA 2002
7