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    Terminadores en el Sol desencadenan tsunamis de plasma y el inicio de nuevos ciclos solares

    Imágenes del Sol del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA. La imagen de la izquierda fue tomada el mes pasado durante el mínimo solar actual. La imagen de la derecha fue tomada en abril de 2014 durante el último máximo solar. Crédito:NASA

    En un par de papeles nuevos, los científicos pintan una imagen de cómo los ciclos solares mueren repentinamente, potencialmente causando tsunamis de plasma que atraviesan el interior del Sol y desencadenan el nacimiento del próximo ciclo de manchas solares solo unas pocas semanas después.

    Los nuevos hallazgos brindan información sobre el misterioso momento de los ciclos de las manchas solares, que están marcados por el aumento y la disminución de la actividad de las manchas solares en la superficie solar. Si bien los científicos saben desde hace mucho tiempo que estos ciclos duran aproximadamente 11 años, predecir cuándo termina un ciclo y comienza el siguiente ha sido un desafío de precisar con precisión. La nueva investigación podría cambiar eso.

    En uno de los estudios, que se basa en casi 140 años de observaciones solares desde el suelo y el espacio, los científicos son capaces de identificar eventos "terminadores" que marcan claramente el final de un ciclo de manchas solares. Con una comprensión de lo que debe buscar en el período previo a estos terminadores, los autores predicen que el ciclo solar actual (ciclo solar 24) terminará en la primera mitad de 2020, iniciando el crecimiento del ciclo solar 25 muy poco después.

    En un segundo estudio, motivado por el primero, Los científicos exploran el mecanismo de cómo un evento terminador podría desencadenar el inicio de un nuevo ciclo de manchas solares utilizando un modelo informático sofisticado. Las simulaciones resultantes muestran que los "tsunamis solares" podrían proporcionar la conexión y explicar la extraordinariamente rápida transición del Sol de un ciclo al siguiente.

    Ambos estudios fueron dirigidos por el Centro Nacional de Investigaciones Atmosféricas (NCAR).

    "La evidencia de los terminadores se ha ocultado en el registro de observación durante más de un siglo, pero hasta ahora no sabíamos lo que buscábamos, "dijo el científico de NCAR Scott McIntosh, quien dirige el Observatorio de Gran Altitud del centro y trabajó en ambos estudios. "Al combinar una variedad tan amplia de observaciones durante tantos años, pudimos reconstruir estos eventos y brindar una visión completamente nueva de cómo el interior del Sol impulsa el ciclo solar ".

    La investigación fue financiada por la National Science Foundation, que es el patrocinador de NCAR, Programa Living with a Star de la NASA, y el Centro Conjunto de Investigación y Desarrollo en Red Indo-Estadounidense.

    Destellos de luz revelan misterios

    Los ciclos de manchas solares nacen después del mínimo solar, un período en el que la cara del Sol está tranquila. A medida que el ciclo continúa, cada vez surgen más manchas solares, apareciendo por primera vez a unos 35 grados de latitud en ambos hemisferios y marchando lentamente hacia el ecuador durante una década antes de desvanecerse nuevamente en el siguiente mínimo solar. El punto medio aproximado de esta progresión es el máximo solar, cuando las manchas solares son más abundantes.

    Predecir el momento de la evolución de las manchas solares es un objetivo científico importante, en parte porque la actividad de las manchas solares está ligada a las tormentas solares que pueden alterar la atmósfera superior de la Tierra y afectar las señales de GPS, redes eléctricas, y otras tecnologías críticas. Pero tales predicciones han resultado ser un desafío.

    Por ejemplo, el Sol se encuentra actualmente en un mínimo solar. Los científicos saben que la paz relativa significa que el ciclo solar actual está terminando, pero ha sido difícil decir si el nuevo ciclo comenzará en unos meses o en unos años. McIntosh y sus colegas creen que sus estudios pueden proporcionar más claridad, tanto en la sincronización de los ciclos como en lo que impulsa los ciclos mismos.

    Los investigadores comenzaron por estudiar el movimiento de los puntos brillantes coronales, parpadeos efímeros de luz ultravioleta extrema en la atmósfera solar. Observando puntos brillantes, que ocurren incluso en la relativa calma de un mínimo solar, los científicos creen que han obtenido una visión más completa del ciclo solar que si se concentraran únicamente en la actividad de las manchas solares.

    Esta visualización de una simulación de modelo por computadora muestra un tsunami solar, que se inicia en el ecuador. A medida que el tsunami viaja hacia los polos, impulsa los campos magnéticos toroidales (líneas blancas) que viajan más profundamente en el interior solar. A medida que estas bandas se elevan a la superficie, erupcionan como manchas solares en la superficie solar. Crédito:UCAR Visualización:Mausumi Dikpati, NCAR

    Los puntos brillantes aparecen primero en latitudes más altas que las manchas solares (alrededor de 55 grados) y migran hacia el ecuador a aproximadamente 3 grados de latitud por año. llegando al ecuador después de un par de décadas. Los caminos trazados por los puntos brillantes se superponen con la actividad de las manchas solares en las latitudes medias (alrededor de 35 grados) hasta que ambas llegan al ecuador y desaparecen. Esta desaparición, que los investigadores llaman un evento de terminación, se sigue muy poco después con una gran explosión de actividad de puntos brillantes en las latitudes medias, marcando el comienzo del próximo ciclo de manchas solares.

    En el nuevo estudio que identifica los eventos de terminación, publicado en la revista Física solar , Los científicos corroboran las observaciones del punto brillante con una serie de otras observaciones de una variedad de instalaciones de observación de naves espaciales y terrestres que se remontan a 13 ciclos solares.

    "Pudimos identificar estos terminadores al observar datos de una amplia gama de diferentes medidas de actividad solar:campos magnéticos, irradiancia espectral, flujo de radio, además de los puntos brillantes, "dijo Bob Leamon, científico de la Universidad de Maryland, un coautor del artículo que también es investigador en el Goddard Space Flight Center de la NASA. "Los resultados demuestran que realmente es necesario poder dar un paso atrás y utilizar todos los datos disponibles para apreciar cómo funcionan las cosas, no solo una nave espacial, una observación o un modelo".

    Conexiones de tsunami

    McIntosh y su equipo han identificado que los puntos brillantes coronales les permiten "ver" mejor el desarrollo del ciclo solar. Pero, ¿por qué el ciclo de las manchas solares comienza a aumentar en las latitudes medias unas semanas después del terminador?

    El documento sobre tsunamis solares, dirigido por el científico de NCAR Mausumi Dikpati y publicado en Informes científicos , explora los posibles mecanismos detrás de las observaciones. Sugiere que los puntos brillantes coronales son marcadores del movimiento de los "campos magnéticos toroidales del Sol, "que envuelven al Sol como bandas elásticas que se extienden en dirección este-oeste y migran lentamente hacia el ecuador durante las mismas dos décadas.

    Cuando estos campos magnéticos toroidales salgan a la superficie, crean manchas solares junto con los puntos brillantes que ya estaban produciendo. Mientras viajan también actúan como presas magnéticas, atrapando plasma detrás de ellos. Cuando los campos magnéticos toroidales de los hemisferios norte y sur del Sol se tocan en el medio, sus cargas opuestas provocan su mutua aniquilación, liberando el fluido reprimido detrás de ellos en un tsunami. Este fluido se precipita hacia adelante, choca, y luego ondula hacia atrás, viajando hacia los polos a una velocidad de unos 300 metros por segundo.

    A medida que el tsunami solar alcanza las latitudes medias del Sol, encuentra los campos magnéticos toroidales del siguiente ciclo, que ya están marchando hacia el ecuador (esta progresión está marcada por el camino de los puntos brillantes coronales) pero viajando más profundamente dentro del interior del Sol. El tsunami impulsa esos campos magnéticos, elevándolos hacia la superficie y produciendo la notable oleada de puntos brillantes, y la actividad de las manchas solares que la acompaña, que marca el comienzo del nuevo ciclo de las manchas solares.

    "Hemos observado el ciclo de las manchas solares durante cientos de años, pero ha sido un misterio qué mecanismo podría transportar una señal desde el ecuador, donde termina el ciclo, a las latitudes medias del Sol, donde comienza el siguiente ciclo, en tan relativamente poco tiempo, "dijo Dikpati.

    Como cuerpo la investigación proporciona una nueva forma de pensar sobre el funcionamiento del interior solar que desafía algunas de las ideas convencionales sobre los procesos en el Sol. Si la investigación va por buen camino o no, y podría mejorar nuestras capacidades de predicción, pronto tendrá su primera prueba.

    Hay una serie de instrumentos que son ideales para observar el final inevitable del ciclo solar actual y el comienzo del siguiente. según los autores. Estos incluyen la sonda solar Parker, que se lanzó el pasado mes de agosto, la nave espacial STEREO-A, el Observatorio de Dinámica Solar, el telescopio solar Daniel K.Inouye, y otros activos.

    "En el próximo año, deberíamos tener una oportunidad única de observar extensamente un evento de terminación a medida que se desarrolla y luego ver el lanzamiento de Sunspot Cycle 25, ", Dijo McIntosh." Creemos que los resultados, especialmente si el terminador llega cuando está previsto, podría revolucionar nuestra comprensión del interior solar y los procesos que crean manchas solares y dan forma al ciclo de las manchas solares ".


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