Erupción solar. Crédito: Shutterstock / Color4260
El sol es la fuente de energía más importante para sustentar la vida en la Tierra, pero nos brinda mucho más que luz y calor. También nos da tormentas solares.
La interferencia en el sol, como las eyecciones de masa coronal de las erupciones solares que emanan de áreas de manchas solares activas, puede causar tormentas solares. Las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal emiten enormes cantidades de radiación y partículas cargadas al espacio.
Estos eventos pueden dañar la infraestructura energética y de comunicaciones de la Tierra, provocando cortes de energía y reducción de la funcionalidad del sistema. Esto podría afectar a satélites, estaciones espaciales y astronautas, aviación, GPS, redes de energía y más.
A medida que nuestra civilización se vuelve más avanzada, nos volvemos más susceptibles a los efectos de las tormentas solares. Ahora, como la actividad del sol crece, necesitamos predecir mejor el clima solar.
Mucha gente todavía recuerda el colapso de la red eléctrica canadiense en Quebec 13 de marzo de 1989que duró nueve horas y afectó a seis millones de personas. Causó cientos de millones de dólares en daños y pérdida de ingresos. Este apagón se debió a tormentas solares.
Evento Carrington, que lleva el nombre del astrónomo aficionado que lo registró, fue otra poderosa tormenta solar que ocurrió en septiembre de 1859. La tecnología más moderna en 1859 se limitó a los telégrafos eléctricos, y la mayoría de ellos fallaron en Europa y América del Norte, en algunos casos dando a sus operadores descargas eléctricas.
Hoy somos mucho más dependientes de la tecnología, que a su vez es cada vez más vulnerable a los efectos del cosmos y sus desastres naturales únicos.
Radiación cósmica
El espacio es enorme, frío, oscuro e inundado de radiación. La radiación en el espacio proviene principalmente de los rayos cósmicos galácticos, partículas de alta energía expulsadas de otras galaxias, y eventos de partículas solares, partículas de alta energía de nuestro propio sol.
En los rayos cósmicos, los átomos se aceleran en el espacio interestelar hasta cerca de la velocidad de la luz. Finalmente, los electrones se eliminan y solo queda el núcleo cargado positivamente.
La gente ha estado observando y contando las manchas solares durante más de 400 años, lo que lo convierte en el experimento más duradero en el mundo. El sol tiene un ciclo de manchas solares de 11 años, y estamos en medio de ese ciclo de manchas solares en este momento. Ahora se está acercando al “máximo solar” donde ocurre la mayor actividad solar. Se espera que el próximo pico de energía solar comience en 2025.
La gente está familiarizada con la aurora, que es uno de los efectos visibles de la radiación solar. El campo magnético de la Tierra, que nos protege de la mayoría de los peligros de los rayos cósmicos, dirige las partículas cargadas hacia los polos, donde ingresan a nuestra atmósfera y producen hermosas pantallas de luz.
Pero la radiación también puede afectar a la tecnología y a las personas. En tormentas solares severas, los protones energéticos pueden dañar los circuitos electrónicos dentro de los satélites y el ADN biológico de los astronautas. Los pasajeros y la tripulación que vuelan sobre el Polo Norte estarían expuestos a una mayor radiación.
Estas tormentas de radiación pueden provocar errores que dificultan mucho las operaciones de navegación. Los protones energéticos también pueden ionizar átomos y moléculas en la atmósfera, creando una capa de electrones libres. Esta capa puede absorber ondas de radio de alta frecuencia, interrumpiendo la comunicación de alta frecuencia, también conocida como radio de onda corta.
A medida que dependemos cada vez más de la tecnología, predecir el clima en el espacio es fundamental. Sin embargo, predecir con precisión el clima espacial ha sido durante mucho tiempo un desafío para los expertos.
Predecir el clima espacial
Comprender la complejidad de las manchas solares nos ayudará a predecir si pueden ocurrir llamaradas solares significativas. Mis colegas y yo hemos desarrollado un sistema informático automatizado en tiempo real que utiliza tecnologías de imagen e inteligencia artificial para monitorear y analizar los datos de los satélites solares. Esto ayuda a predecir la probabilidad de erupciones solares en las próximas 24 horas.
Somos pioneros en nuevas técnicas para procesar, detectar y extraer automáticamente características solares, como puntos calientes y manchas solares, capturadas por el satélite Sun Dynamics Observatory de la NASA. También presentamos el primer sistema automatizado en tiempo real. clasificar manchas solares. Anteriormente, la clasificación de las manchas solares era un proceso manual que los expertos realizaban cuidadosamente.
Las misiones espaciales y los astronautas están mucho más expuestos a la radiación porque no están protegidos por el campo magnético de la Tierra. Los efectos en los seres humanos pueden incluir enfermedad por radiación, mayor riesgo de cáncer, enfermedades degenerativas y efectos sobre el sistema nervioso central.
A pesar de estas amenazas, la actividad humana y robótica en el espacio está aumentando, y la NASA está trabajando para llevar humanos a Marte para 2030. Hay dos rovers, Curiosity y Perseverance, y un módulo de aterrizaje que operan actualmente en Marte, con un segundo rover programado para su lanzamiento en 2022.
Nuestro sistema de predicción del clima espacial es disponible públicamente, y se utiliza actualmente como una de las herramientas de toma de decisiones en las misiones robóticas de la NASA y para gestionar los efectos de la radiación en la órbita del Observatorio de rayos X Chandra.
A medida que continuamos nuestro viaje al espacio, necesitaremos fortalecer nuestras capacidades actuales de pronóstico del clima espacial para crear una mejor imagen de la actividad solar y mitigar sus efectos alrededor del sistema solar.
Esta tarea es extremadamente difícil porque la mayoría de las observaciones solares se realizan en el campo de visión de la Tierra. Se necesita un mejor modelado y estudio de la evolución de las características del Sol para acomodar las órbitas celestes drásticamente diferentes alrededor del Sol.
Ciclo solar 25: El sol se despierta Gracias a la conversación
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Cotización: Por qué necesitamos predecir mejor el clima espacial (2021, 29 de marzo), consultado el 30 de marzo de 2021 en https://phys.org/news/2021-03-space-weather.html
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