El clima espacial es impredecible: una hora es suficiente para evitar catástrofes en la Tierra

La interacción de los vientos solares y la atmósfera terrestre produce una aurora que baila en el cielo nocturno. Fuente: Benjamin Suter / Unsplash, CC BY-SA

Los recientes avances en astronomía nos permiten observar este los planetas que orbitan otras estrellas tienen clima. De hecho, sabíamos que otros planetas de nuestro sistema solar tenían un clima, en muchos casos más extremo que el nuestro.

Los cambios a corto plazo en el clima de la Tierra afectan nuestras vidas, y nos preocupa que los cambios a largo plazo en el clima también tengan un gran impacto. El término recientemente acuñado “clima espacial” se refiere a los efectos que ocurren en el espacio pero afectan a la Tierra y las regiones que la rodean. El clima espacial, más sutil que el clima meteorológico, tiende a afectar los sistemas tecnológicos y tiene efectos potenciales que van desde interrupciones en las comunicaciones hasta fallas en la red eléctrica.

La capacidad de predecir el clima espacial es una herramienta esencial para proporcionar advertencias de modo que se pueda realizar cualquier intento de mitigación y, con suerte, evitar una catástrofe en casos extremos.

Historial de pronóstico del tiempo

Ahora estamos acostumbrados a pronósticos meteorológicos a gran escala que son bastante precisos en una perspectiva de dos semanas.

Los pronósticos meteorológicos científicos se hicieron hace aproximadamente un siglo con el término El “frente” está asociado con la Primera Guerra Mundial.. La predicción meteorológica se basa en un buen conocimiento de la teoría básica, codificada en enormes programas informáticos que se ejecutan en las computadoras más avanzadas, con enormes cantidades de datos de entrada.

Los aspectos importantes del clima, como el contenido de humedad, se pueden medir mediante satélites que se monitorean constantemente. Otras mediciones también se realizan fácilmente, por ejemplo, mediante los casi 2.000 globos meteorológicos que se lanzan cada día. El estudio de las limitaciones en la predicción meteorológica dio lugar a la teoría del caos, a veces denominada “efecto mariposa”. La acumulación de errores lleva a un límite de dos semanas en la práctica.

Por el contrario, ¡la predicción del clima espacial solo es realmente confiable con una hora de anticipación!

Efectos solares

La mayor parte del clima espacial viene del sol. Su atmósfera más externa irrumpe en el espacio a velocidad supersónica, aunque a una densidad tan baja que el espacio interplanetario es más complejo que lo que se considera un vacío en nuestros laboratorios. A diferencia de los vientos de la Tierra, este viento solar lleva un campo magnético. Esto es mucho más pequeño que el campo de la Tierra, que podemos detectar con una brújula en la superficie, y mucho más pequeño que el campo cerca del imán del refrigerador, pero puede interactuar con la Tierra, desempeñando un papel importante en el clima espacial.

Sin embargo, un viento solar muy delgado con un campo magnético muy débil puede afectar a la Tierra en parte porque interactúa con una gran burbuja magnética alrededor de la Tierra, llamada magnetosfera, en un área muy grande, al menos cien veces el tamaño de nuestro planeta. Así como un viento que apenas mueve un hilo puede mover un enorme velero cuando es atrapado con grandes velas, el efecto del viento solar, ya sea a través de su presión directa (como en una vela) o a través de su campo magnético interactuando con el de la Tierra, puede ser enorme.

El sol mismo, como punto de partida, es una masa hirviente de gas caliente y campos magnéticos, y su interacción es compleja, a veces incluso explosiva. Los campos magnéticos se concentran cerca de las manchas solares y Producen fenómenos electromagnéticos como erupciones solares (el nombre lo dice todo) y eyecciones de masa coronal.. Al igual que con los tornados en la Tierra, generalmente sabemos cuándo las condiciones son favorables para estas explosiones locales, pero es difícil de predecir con precisión.

Incluso si se detecta un incidente, si se lanza hacia nosotros una gran masa de gas rápido, caliente y denso (y esa “nube” a su vez es difícil de detectar cuando nos alcanza a la luz del sol), otro factor que complica la predicción del peligro. .

Detecta campos magnéticos

Contrariamente al contenido de agua detectable, a veces incluso visible, de la atmósfera, que es tan importante en meteorología, el campo magnético de gas expulsado por el sol, incluidas las nubes calientes y más densas de las explosiones, es casi imposible de detectar desde la distancia. El efecto de una nube interplanetaria aumenta enormemente si la dirección de su campo magnético es opuesta a la de la Tierra donde golpea la barrera de la magnetosfera terrestre. En este caso, un proceso llamado “reconexión” permite que gran parte de la energía de la nube se transfiera a una región cercana a la Tierra y se acumule predominantemente en el lado nocturno, a pesar del impacto de la nube frente al sol.

En procesos secundarios, que suelen implicar una mayor reconexión, esta energía produce los efectos del clima espacial. tierra Los cinturones de radiación pueden estar altamente energizados., poniendo en peligro a los astronautas e incluso a los satélites. Estos procesos también pueden producir auroras brillantes, cuya belleza oculta su peligro ya que a su vez generan campos magnéticos. El efecto generador tiene lugar cuando las auroras danzantes cambian los campos magnéticos, pero a diferencia de los generadores que generan la mayor parte de nuestra electricidad, los campos eléctricos de las auroras no están controlados.

Los campos eléctricos de las auroras son pequeños e indetectables para los sentidos humanos. Sin embargo, pueden acumularse en un área muy grande, lo que hace que se aplique una cantidad significativa de voltaje. Es este efecto el que amenaza nuestra mayor infraestructura, como las redes eléctricas. Para predecir cuándo sucederá esto, tendríamos que medir el tamaño y la dirección del campo magnético en la próxima nube espacial desde la distancia. Sin embargo, este campo invisible es invisible y difícil de detectar hasta que se acerca a nosotros.

Monitores de satélite

De acuerdo con las leyes de la gravedad de las órbitas, un satélite que monitorea constantemente los campos magnéticos mediante mediciones directas debe estar aproximadamente a un millón de millas (1.6 millones de kilómetros) de la Tierra, entre nosotros y el Sol a cien veces de distancia. Una nube magnética con poco efecto del clima espacial suele tardar unos tres días en llegar a la Tierra desde el Sol. Una nube realmente peligrosa, de una explosión solar más grande, solo puede tomar un día. Dado que nuestros satélites de monitoreo están relativamente cerca de la Tierra, conocemos la dirección clave del campo magnético como máximo una hora antes de la colisión. No se necesita mucho tiempo para preparar la infraestructura sensible, como las redes de energía y comunicaciones y los satélites, para la mejor supervivencia posible.

Dado que las flotas de satélites necesarias para una mejor alerta ni siquiera están en la mesa de dibujo, debemos confiar en la suerte frente al clima espacial. Puede haber poco consuelo en el próximo pico de energía solar, cuando la superficie del sol está más activa durante el ciclo y se espera que alcance su punto máximo en 2025.predice que será leve.

Quizás Mark Twain dijo que “es difícil de predecir, especialmente sobre el futuro”, pero esto es ciertamente cierto en el caso del clima espacial.

Proporcionado por The Conversation

Este artículo se volvió a publicar con Conversacion bajo una licencia Creative Commons. Leer artículo original.

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