Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

septiembre 12, 2009

Manchas solares: el rostro del sol

Las manchas solares son una de las características observables del Sol que más información nos han dado sobre el funcionamiento y composición de la estrella central de nuestro sistema planetario.

Durante la mayor parte de la historia humana, el sol fue considerado el epítome de la perfección: redondo, dorado, dador de luz y calor, sin imperfecciones aparentes. No es extraño que fuera uno de los principales candidatos a dioses de muy diversas culturas.

Esto no quiere decir que no se hubieran observado imperfecciones en la faz del sol. Los astrónomos chinos informaron de la observación de manchas en el sol alrededor del año 30 antes de la Era Común, como lo hicieron otros al registrar una gran mancha en el sol al momento de la muerte de Carlomagno. El científico andalusí Averroes hizo una de las primeras descripciones de las manchas solares, y Johannes Kepler observó una mancha solar que atribuyó (como la descripción de la mancha de Carlomagno) a un tránsito de Mercurio ante el sol. Otros, como David Fabricius y su hijo Johannes observaron estas manchas y las describieron en 1611.

Tuvo que llegar Galileo Galilei con su telescopio para observar las manchas solares más o menos al mismo tiempo que los Fabricius y que el astrónomo inglés Thomas Harriot, y dar en 1612 la explicación insospechada de que esas manchas se hallaban en la superficie del sol, que por tanto no era perfecta como lo afirmaba la tradición aristotélica. Las manchas y la rotación del sol sobre su propio eje fueron elementos básicos para echar por tierra las creencias previas. Pronto se observó que la cantidad de manchas y su posición variaban cíclicamente, y se calculó que eran más frías que el resto de la superficie solar.

El sol es un esferoide de plasma, un estado de la materia que se describe como un gas parcialmente ionizado con electrones libres. El plasma del sol es principalmente hidrógeno, que se fusiona formando helio y desprendiendo la energía que nos da vida, como un gigantesco horno nuclear.

El movimiento de convección del plasma del sol provoca la aparición de ligeras depresiones en la superficie, las manchas solares, áreas relativamente oscuras donde la actividad magnética inhibe la convección del plasma solar y enfría la superficie radiante. Estas manchas tienen dos zonas. La central, llamada “umbra”, es más oscura y en ella el campo magnético es vertical respecto de la superficie del sol. A su alrededor está la “penumbra”, más clara y donde las líneas del campo magnético están más inclinadas. Estas manchas se forman en pares de polaridad opuesta, suelen aparecer en grupos y tienen una vida de aproximadamente dos semanas.

La observación de las manchas solares nos ha permitido conocer los ciclos de actividad solar, el más conocido de los cuales dura alrededor de once años, y se ha documentado con bastante precisión desde marzo de 1755. Este ciclo es la mitad de uno de 22 años, pues cada 11 años, el sol invierte su polaridad magnética.

Al inicio del ciclo solar, en su mínimo de actividad, las manchas se forman principalmente en las latitudes superiores, es decir, cerca de los polos del sol, y al avanzar el ciclo y aumentar la actividad del sol, la aparición de manchas se va trasladando hacia el ecuador de la estrella.

Además del conocido ciclo de 11 años, la actividad solar tiene otros que apenas estamos descubriendo. Así, en los casi cuatro siglos de observación de las manchas solares, hay un período singular conocido como el “mínimo de Maunder”, que ocupó prácticamente todo el siglo XVII y durante el cual el número de manchas solares disminuyó notablemente, a una decena o incluso menos, comparada con las casi 250 manchas solares observables en el máximo de 1951, pero no sabemos si haya un ciclo merced al cual dicho mínimo se repetirá en un futuro previsible.

Los cambios que sufre el sol no se refieren sólo a su irradiación de luz visible y calor, sino también a su radiación ultravioleta, de viento solar y flujo magnético. La aparición de grandes cantidades de manchas y fulguraciones solares, o tormentas solares advierte de una mayor actividad del viento solar y los efectos magnéticos en nuestro planeta.

La tormenta solar más potente que se ha registrado ocurrió a fines de agosto y principios de septiembre de 1859, y fue anunciada por la aparición de una gran cantidad de manchas solares en el ecuador solar el día 28 de agosto. La perturbación magnética que representó provocó el fallo de los sistemas de telégrafos en toda Europa y América del Norte, a hizo que se observaran auroras boreales an latitudes desusadas, como en Cuba, Roma y las Islas Hawai.

Con este antecedente, sabemos que la próxima tormenta solar fuerte puede ocasionar graves consecuencias dada la tecnología que utilizamos en la actualidad. Tormentas solares de menor intensidad han afectado a varios satélites de comunicaciones, afectando a Internet, señales de televisión, GPS y telefonía móvil.

Por esta causa práctica, además de la investigación científicamente pura, él interés de la ciencia por observar el sol e interpretar los cambios en su superficie continúa. El sol es continuamente observado por astrónomos profesionales y aficionados utilizando telescopios en tierra y en órbita, ópticos, de rayos X, ultravioletas, infrarrojos y con diversos detectores como los que se encuentran en el observatorio SOHO (siglas de Observatorio Solar y Heliosférico), que desde 1995 vigila a nuestra estrella.

Con todos los datos que se recopilan, se busca determinar si el calentamiento global es parte de un ciclo natural de nuestro planeta y del sol y en qué medida es producto de la actividad humana, pues ya casi ningún experto duda de que el hombre juega un papel en este aparente cambio climático.

El último máximo solar ocurrió en 2001, y por tanto estamos actualmente en un período de baja actividad. De hecho, hasta junio de este año se registraron más de 670 días sin que aparecieran manchas solares y el viento solar está en niveles desusadamente bajos que son ideales para el estudio de nuestro sol, con esas imperfecciones que, si bien destruyeron un modelo atractivo de un universo perfecto, nos han permitido saber mucho de la fuente misma de la vida en nuestro planeta, nuestra estrella madre.

Ver el sol con cuidado

Como en todos los trabajos astronómicos, los aficionados pueden hacer grandes aportaciones en la observación del sol. Sin embargo, siempre es bueno recordar que Galileo, el padre de la astronomía telescópica, acabó casi ciego por ver el sol sin protección. Los aficionados deben tener presente siempre que deben usar filtros especialmente diseñados para observar el sol, no sustitutos, por oscuros que parezcan, que pueden dejar pasar rayos UV que afectan la retina.

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