Las manchas solares se pueden ver en esta imagen de radiación solar. Cada mancha solar dura de unos días a unos meses, y el número total alcanza su punto máximo cada 11 años. Las manchas más oscuras acompañan a las manchas blancas brillantes, llamado fáculas, que aumentan la radiación solar global. Crédito:NASA / Goddard / SORCE
Durante 400 años, la gente ha rastreado las manchas solares, las manchas oscuras que aparecen durante semanas seguidas en la superficie del sol. Han observado, pero no han podido explicar por qué el número de manchas alcanza su punto máximo cada 11 años.
Un estudio de la Universidad de Washington publicado este mes en la revista Física de Plasmas propone un modelo de movimiento del plasma que explicaría el ciclo de las manchas solares de 11 años y varias otras propiedades previamente misteriosas del sol.
"Nuestro modelo es completamente diferente de una imagen normal del sol, "dijo el primer autor Thomas Jarboe, profesor de aeronáutica y astronáutica de la Universidad de Washington. "Realmente creo que somos las primeras personas que les contamos la naturaleza y la fuente de los fenómenos magnéticos solares, cómo funciona el sol".
Los autores crearon un modelo basado en su trabajo anterior con la investigación de la energía de fusión. El modelo muestra que una capa delgada debajo de la superficie del sol es clave para muchas de las características que vemos desde la Tierra, como manchas solares, inversiones magnéticas y flujo solar, y está respaldado por comparaciones con observaciones del sol.
"Los datos de observación son clave para confirmar nuestra imagen de cómo funciona el sol, ", Dijo Jarboe.
En el nuevo modelo, una fina capa de flujo magnético y plasma, o electrones flotantes, se mueve a diferentes velocidades en diferentes partes del sol. La diferencia de velocidad entre los flujos crea giros de magnetismo, conocido como helicidad magnética, que son similares a lo que sucede en algunos conceptos de reactores de fusión.
El llamado "diagrama de mariposa" muestra que la actividad de las manchas solares comienza más lejos del ecuador solar y se mueve gradualmente hacia el centro. El ciclo se repite cada 11 años. Crédito:Hathaway 2019 / solarcyclescience.com
"Cada 11 años, el sol crece esta capa hasta que es demasiado grande para ser estable, y luego se desprende, "Dijo Jarboe. Su salida expone la capa inferior de plasma moviéndose en la dirección opuesta con un campo magnético volteado.
Cuando los circuitos en ambos hemisferios se mueven a la misma velocidad, aparecen más manchas solares. Cuando los circuitos tienen diferentes velocidades, hay menos actividad de manchas solares. Ese desajuste Jarboe dice:puede haber ocurrido durante las décadas de poca actividad de las manchas solares conocidas como el "Mínimo de Maunder".
"Si los dos hemisferios giran a diferentes velocidades, entonces las manchas solares cerca del ecuador no coincidirán, y todo morirá, ", Dijo Jarboe.
"Los científicos habían pensado que una mancha solar se generaba al 30 por ciento de la profundidad del sol, y luego surgió en una cuerda retorcida de plasma que sale, "Jarboe dijo. En cambio, Este modelo muestra que las manchas solares están en los "supergránulos" que se forman dentro de la delgada, capa subsuperficial de plasma que el estudio calcula que tiene aproximadamente 100 a 300 millas (150 a 450 kilómetros) de espesor, o una fracción de los 430 del sol, Radio de 000 millas.
"La mancha solar es algo asombroso. No hay nada allí, y luego, de repente, lo ves en un destello, ", Dijo Jarboe.
En el modelo presentado en el nuevo artículo, la línea roja muestra el flujo de electrones, o plasma, y la línea amarilla muestra la superficie del sol. La X encerrada por un círculo muestra un campo magnético, con el campo electromagnético más alto cerca del ecuador solar. Con el tiempo, el campo electromagnético se desgasta en la superficie y la capa exterior de color rojo se desprende hacia el espacio exterior, exponiendo la capa interior que fluye en la dirección opuesta. Crédito:Jarboe et al./ Física de Plasmas
La investigación anterior del grupo se ha centrado en reactores de potencia de fusión, que utilizan temperaturas muy altas similares a las del interior del sol para separar los núcleos de hidrógeno de sus electrones. Tanto en el sol como en los reactores de fusión, los núcleos de dos átomos de hidrógeno se fusionan, liberando enormes cantidades de energía.
El tipo de reactor en el que se ha centrado Jarboe, un spheromak, contiene el plasma de electrones dentro de una esfera que hace que se autoorganice en ciertos patrones. Cuando Jarboe comenzó a considerar el sol, vio similitudes, y creó un modelo de lo que podría estar sucediendo en el cuerpo celeste.
"Durante 100 años, la gente ha estado investigando esto, ", Dijo Jarboe." Muchas de las características que estamos viendo están por debajo de la resolución de los modelos, por lo que solo podemos encontrarlos en los cálculos ".
Otras propiedades explicadas por la teoría, él dijo, incluir flujo dentro del sol, la acción de torsión que conduce a las manchas solares y la estructura magnética total del sol. Es probable que el documento provoque un intenso debate, Jarboe dijo.
"Mi esperanza es que los científicos vean sus datos bajo una nueva luz, y los investigadores que trabajaron toda su vida para recopilar esos datos tendrán una nueva herramienta para comprender lo que significa todo, " él dijo.
