Esta foto de la NASA captura una erupción solar en acción. Ver más fotos de manchas solares. Centro de Investigación Glenn de la NASA (NASA-GRC) Una canción escrita por Hy Zaret y Lou Singer, más tarde popularizado por la banda They Might Be Giants, afirma que "el sol es una masa de gas incandescente, un gigantesco horno nuclear ". Tras un examen más detenido, parece que esta clasificación inicial del sol es demasiado estrecha. Resulta que el sol es un cuerpo complejo que todavía no comprendemos del todo.
Pero esto es lo que sí sabemos:el sol es un objeto masivo compuesto de intensamente calientes, gases ionizados. A este tipo de gas lo llamamos plasma y es el estado más común de la materia en el universo. Los átomos que forman los gases del sol están tan calientes que no pueden retener sus electrones. Los gases fluyen en corrientes a través del sol, llevando electrones con ellos.
Si está familiarizado con los electroimanes, sabes que una corriente eléctrica puede crear un campo magnético. Ese es el caso del sol. El sol tiene un enorme campo magnético a su alrededor. La rotación del sol perpetúa este campo magnético.
Para complicar las cosas los objetos calientes tienden a expandirse. El sol es un objeto extremadamente caliente. Pero el sol también es grande y denso, lo que significa que tiene una fuerte atracción gravitacional. La gravedad del sol equilibra su tendencia a expandirse.
La combinación de estas fuerzas puede hacer que la superficie del sol cambie de manera dramática y, a veces, violenta. Las corrientes de gas hacen que las líneas del campo magnético se tuerzan. Eso puede evitar que los gases más calientes del núcleo del sol suban a la superficie, creando manchas solares . Las manchas solares parecen más oscuras que el resto de la superficie solar. También son más frías que las áreas más brillantes que las rodean.
El gas caliente atrapado debajo de las manchas solares ejerce presión sobre las líneas del campo magnético que evita que el gas llegue a la superficie. Esto enrolla las líneas del campo magnético en bobinas más estrechas. Algunas veces, incluso más líneas de campo se enredan. De vez en cuando, las líneas del campo magnético se desenrollarán sin mucho incidente y la mancha solar se desvanecerá a medida que los gases calientes suban a la superficie. Pero a veces la presión continúa aumentando hasta que las líneas del campo magnético se rompen repentinamente, provocando una llamarada solar.
Skylab tomó esta imagen de una erupción solar proveniente del sol en 1973. Centro Espacial Johnson de la NASA (NASA-JSC) Una llamarada solar no es solo una explosión de gases calientes. Expulsa ondas de luz en todo el espectro. Eso incluye la luz que no podemos ver, incluida la radiación en forma de rayos X y rayos gamma. Estos rayos pueden ser peligrosos para los humanos. Afortunadamente, la atmósfera de la Tierra absorbe la mayoría de estos rayos de alta energía.
Eso no quiere decir que todos estén a salvo después de una erupción solar. Humanos en el espacio o en altitudes elevadas:a bordo de un avión, por ejemplo, podría correr el riesgo de exponerse a una radiación intensa. El daño a corto plazo podría incluir irritación de la piel. Las consecuencias a largo plazo pueden incluir un mayor riesgo de desarrollar cáncer de piel. Pero es probable que cualquier humano afectado eventualmente se recupere de la exposición.
La electrónica también es vulnerable a estos rayos. Si los rayos de alta energía impactaran en un satélite, podrían quitar electrones de los componentes metálicos, ionizándolos. A medida que los electrones se liberan, podrían provocar un cortocircuito en la electrónica de un satélite. También podrían crear un campo magnético que dañaría los sistemas del satélite. Algunos satélites tienen blindaje para protegerlos de estos rayos, pero muchos siguen siendo vulnerables.
Debido a que nuestra atmósfera absorbe la mayoría de estos rayos peligrosos, Los sistemas terrestres están bastante a salvo de las erupciones solares. Pero otro evento solar llamado eyección de masa coronal (CME) puede causar serios problemas para los sistemas eléctricos aquí en la Tierra. Durante una CME, las fluctuaciones de los campos magnéticos del sol hacen que una gran parte de la superficie del sol se expanda rápidamente, expulsando miles de millones de toneladas de partículas al espacio. A veces, las CME acompañan a las erupciones solares, pero no todas las erupciones solares producen CME y no todas las CME acompañan a las erupciones solares.
A diferencia de una llamarada solar, una CME no produce luz intensa. Pero produce una onda de choque magnética que se extiende miles de millones de millas en el espacio. Si la Tierra está en el camino de esa onda de choque, El campo magnético de nuestro planeta reaccionará al evento. Es similar a lo que sucede si coloca un imán débil al lado de uno fuerte. El campo del imán débil se alineará con el campo del imán fuerte. Una onda de choque magnética del sol podría hacer que la alineación del campo magnético de la Tierra cambie de manera impredecible.
Las luces bonitas no son la única consecuencia de una CME. Las fluctuaciones magnéticas pueden hacer que las brújulas fallen. Y dado que los campos magnéticos pueden inducir electricidad, cualquier conductor puede convertirse en inductor. Un CME poderoso podría inducir electricidad en grandes cantidades, conductores potentes. Eso podría sobrecargar los sistemas eléctricos y causar daños masivos.
Próximo, Echaremos un vistazo a lo mal que podríamos estar después de un evento de CME masivo.
Espectáculo de luzLas luces del norte y del sur son ejemplos observables de cómo una CME puede afectar la Tierra. Las luces de colores son el resultado de partículas subatómicas que se mueven a una velocidad increíble, lo que hace que gases como el oxígeno y el nitrógeno se ionicen. A medida que los átomos de los gases se recombinan con los electrones, emiten luz. Esto ocurre principalmente donde las líneas del campo magnético de la Tierra convergen en los polos magnéticos del planeta.
Una poderosa tormenta solar podría hacer que las líneas eléctricas se rompan en todo un continente. © iStockphoto.com/prluka Si bien una erupción solar por sí sola podría no ser suficiente para causar problemas en la superficie de la Tierra, un CME poderoso es otra historia. De hecho, CME masivas han afectado a la Tierra en el pasado. Pero no éramos tan avanzados en electrónica, ni dependimos tanto de ellos la última vez que un CME realmente nos golpeó.
En 1859, una CME enorme causó fluctuaciones magnéticas masivas en la Tierra magnetosfera - el campo magnético que rodea al planeta. Las personas que viven tan al sur como Cuba fueron testigos del fenómeno de la aurora boreal. Las brújulas y los sistemas de telégrafo fallaron. Los científicos y académicos debatieron la causa de toda la conmoción. Ahora sabemos que se debió a una CME. La CME era tan masiva que provocó lo que llamamos una supertormenta solar.
Hoy dia, dependemos mucho más de la electrónica y la electricidad que en 1859. Si una supertormenta solar similar nos azotara ahora, estaríamos en problemas. Las fuerzas magnéticas inducirían electricidad en cualquier conductor grande. Eso incluye los transformadores de potencia y la propia red eléctrica.
Ese no es el final de las malas noticias. La red eléctrica de América del Norte funciona casi a su capacidad. No podría manejar el aumento de la carga eléctrica de una supertormenta solar. Las líneas eléctricas podrían combarse e incluso romperse como resultado. Los cortes masivos de energía podrían afectar a gran parte del continente. Las fluctuaciones magnéticas interferirían con las señales de radio, y los sistemas de comunicaciones y satélites también colapsarían.
Podría llevar semanas o meses reparar el daño. Durante ese tiempo, la gente no tendría forma de averiguar qué estaba pasando. Los servicios de emergencia enfrentarían serios desafíos. Si bien los campos magnéticos probablemente no provocarían un cortocircuito en dispositivos electrónicos individuales como teléfonos celulares o computadoras, los sistemas de comunicaciones podrían fallar a nivel regional. En otras palabras, los dispositivos pequeños seguirían funcionando pero carecerían de los servicios que necesitan para ser útiles.
Es posible que un CME incluso pueda afectar su computadora y causar fallas. En la mayoría de los casos, un simple reinicio resolvería el problema. Pero con la pérdida de la red eléctrica, estaría limitado por la carga de la batería. Una vez que se acabó estarías atrapado.
No hay forma de prevenir una supertormenta solar, pero hay pasos que podemos tomar para limitar el impacto de una CME. Uno es revisar el sistema de la red eléctrica. Necesitamos una red inteligente que no funcione tan cerca de la capacidad como nuestra red actual. También necesitamos desarrollar blindaje para proteger nuestra infraestructura eléctrica de las fluctuaciones magnéticas tanto como sea posible.
Incluso en estos peores escenarios, las supertormentas no acaban con todos los sistemas eléctricos del planeta. Algunas regiones permanecerían relativamente poco afectadas. Se necesitaría un evento solar de magnitud sin precedentes para acabar con los sistemas eléctricos de todo el planeta. Pero incluso una CME modesta podría demostrar cuán vulnerables somos a las rabietas magnéticas del sol.
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