Un nuevo método para predecir la fuerza del ciclo undecenal del Sol         

 

Por el Instituto Skolkovo de Ciencia y Tecnología

01 de julio de 2022.

Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público

 

Los científicos de Skoltech y sus colegas de la Universidad de Graz y el Observatorio Kanzelhöhe (Austria), el Observatorio Hvar (Croacia) y  el Centro de excelencia solar-terrestre belga—SILSO, Observatorio Real de Bélgica, presentaron un nuevo método para predecir la fuerza del ciclo solar de 11 años. Los resultados son importantes para anticipar y mitigar los efectos del clima espacial en astronautas, pilotos y sistemas tecnológicos modernos tanto en el espacio como en la Tierra. El estudio se publicará en Astronomy & Astrophysics.

 

El Sol es la fuente de poderosas explosiones que pueden afectar a los astronautas y las tecnologías modernas en el espacio y en la Tierra. A  principios del siglo XVII, Galileo Galilei dirigió su telescopio al Sol y descubrió las manchas solares. En el siglo XIX quedó claro que las manchas solares aparecen y desaparecen con cierta periodicidad, en promedio, cada 11 años. Las manchas solares ahora son monitoreadas regularmente por más de 80 observatorios en todo el mundo y los investigadores han compilado registros continuos de manchas solares durante más de cuatro siglos, que es el experimento científico más largo en la historia de la humanidad.

 

Las manchas solares son manifestaciones visuales de poderosos campos magnéticos que se han elevado desde el interior solar a través de  su superficie. Los tubos magnéticos que transportan materia solar emergen de una mancha solar, formando un bucle gigante, y vuelven a entrar en la superficie a través de otra mancha solar. Por lo tanto, la mayoría de las manchas solares vienen en pares que, como un imán, tienen polaridades opuestas: una es positiva y la otra negativa. La energía magnética libre se acumula en estos bucles y puede liberarse repentinamente, por ejemplo, en forma de bengala o eyección de plasma.

 

En solo unos minutos, una llamarada solar puede liberar 100.000 veces más energía que la que generan todas las centrales eléctricas de la  Tierra a lo largo de un año. La luz de la bengala llega a la Tierra en ocho minutos; la densa atmósfera de la Tierra absorbe la peligrosa radiación de la llamarada, protegiendo la vida en la superficie. Sin embargo, esto pasa factura, la comunicación por radio y el GPS pueden verse interrumpidos. Por ejemplo, en noviembre de 2015 en Suecia, los aviones desaparecieron de los radares a causa de una erupción solar. Y cuando el Sol está de mal humor, las aerolíneas se ven obligadas a cancelar los vuelos sobre los polos porque no hay comunicación por radio durante las tormentas. A menudo, inmediatamente después de una llamarada, las nubes de plasma son expulsadas de la corona solar y lanzadas al espacio. Las eyecciones de masa coronal, burbujas gigantes de plasma magnético de miles de millones de toneladas, se expanden rápidamente hacia el exterior del Sol y pueden golpear la Tierra en cuestión de días si su órbita se cruza. Así es como el Sol transmite su estado de ánimo a nuestro planeta: se desata una tormenta geomagnética y aparece la aurora boreal.

 

"Actualmente, entramos en la fase ascendente de un nuevo ciclo solar (el número 25 desde que se comenzaron a contabilizar) y vemos cómo aparecen más y más manchas solares en el Sol. Más manchas solares, más tormentas solares, erupciones y eyecciones de masa coronal. Recientemente, SpaceX lanzó 49 satélites como una parte del proyecto de Internet Starlink de Elon Musk. Pero desafortunadamente, la mayoría de los CubeSats se perdieron y no llegaron a su órbita prevista. Esta falla costó más de US $ 50 millones y fue causada por una tormenta solar. Por lo tanto, las predicciones de la actividad solar son extremadamente importantes para la planificación de lanzamientos de satélites, misiones espaciales a largo plazo, predicción de exposiciones a la radiación en vuelos de aviones y muchas otras aplicaciones del clima espacial para vivir en armonía con un estado de ánimo tormentoso del Sol", dice la profesora asociada de Skoltech Tatiana Podladchikova, directora del estudio. autor principal.

 

Los autores del estudio reciente en Astronomía y Astrofísica idearon un nuevo método para predecir la fuerza del ciclo solar de 11 años. El  equipo demostró que la tasa máxima de crecimiento de la actividad de las manchas solares en la fase ascendente de un ciclo solar es un precursor eficaz de la amplitud del ciclo solar. Haciendo uso del nuevo catálogo de Números Hemisféricos de Manchas Solares, presentado recientemente por el equipo, demostraron que las predicciones de las amplitudes del ciclo solar son más precisas cuando la evolución de la actividad solar se considera por separado para los dos hemisferios del Sol.

 

"El campo magnético solar es el impulsor del ciclo solar de 11 años y de las erupciones energéticas de nuestro Sol. Hemos aprendido de nuestro estudio que podemos obtener predicciones más precisas de la actividad solar cuando usamos datos de manchas solares hemisféricas, que capturan la asimetría y comportamiento desfasado de la evolución del campo magnético solar en los hemisferios solares norte y sur", dice la coautora del estudio Astrid Veronig, profesora de la Universidad de Graz y directora del Observatorio Kanzelhöhe para la Investigación Solar y Ambiental.

 

El estudiante de doctorado de Skoltech y coautor del estudio, Shantanu Jain, destacó la importancia práctica de su nuevo estudio sobre las predicciones del ciclo solar: "Este estudio nos permite determinar con precisión la evolución del ciclo solar con mucha anticipación y prepararnos en caso de un evento climático espacial extremo. Con la creciente dependencia de la tecnología en el siglo XXI, un evento climático espacial extremo puede alterar nuestra vida diaria, ya que puede dañar las redes eléctricas, las líneas de comunicación y afectar a Internet, causando pérdidas económicas masivas. Sin embargo, técnicas de predicción del clima espacial efectivas y precisas pueden ayudarnos para prevenir tales escenarios".

 

"Nuestro trabajo confirma la gran importancia de un estudio independiente de los hemisferios del sol y la recopilación regular de datos para  ellos. También vale la pena señalar que nuestro método se puede utilizar en tiempo real, podemos predecir la amplitud del ciclo continuamente durante el desarrollo de la fase ascendente de un ciclo solar y actualice la predicción cuando el último valor de la tasa de crecimiento sea mayor que el anterior Con los datos disponibles actualmente, predecimos que la estimación más baja de la amplitud del ciclo solar actual (n.° 25) será 110±26 , que es comparable con el ciclo solar anterior de 11 años (n.º 24)", dice la coautora del estudio y graduada de maestría en ciencias de Skoltech, Olga Sutyrina, quien actualmente sigue su carrera como investigadora científica en Schlumberger.

 

"Dichas predicciones a mediano plazo solo pueden basarse en series de datos del pasado que rastrean la evolución real del ciclo solar  durante siglos. Específicamente, este trabajo aprovechó el número de manchas solares recientemente recalibrado de WDC-SILSO, combinado con información hemisférica recuperadas del catálogo fotográfico de Greenwich. Esta combinación de datos produjo una base estadística aún más rica para construir esta nueva técnica de predicción", comentó el coautor del estudio y director del World Data Center SILSO, Frédéric Clette.

 

"Y sean cuales sean las tormentas que se desaten, les deseamos a todos un buen clima en el espacio", concluyó Tatiana Podladchikova.

 

Fuente:

https://phys.org/news/2022-07-method-year-solar-strength.html