Hace apenas unos días, hablé del pronóstico del tiempo espacial de varios científicos para el ciclo solar 25. Si bien ya se han producido algunas tormentas solares muy grandes , el nuevo ciclo es de una semana en general.
Mientras tanto, el sábado se rompieron docenas de récords de frío en todo el noreste de EE. UU.
Como se muestra en artículos anteriores, las bajas temperaturas en abril y mayo de 2021 fueron responsables de daños o destrucción total de cultivos, frutas y verduras, así como retrasos en las cosechas en Europa.
Entonces, ¿nuestra estrella se está quedando dormida?
La actividad solar se refiere al estado del campo magnético del sol y los fenómenos asociados: manchas solares, llamaradas, viento solar y eyecciones coronales. Durante los períodos de mínima actividad solar, estos eventos suelen ser poco frecuentes y débiles.
Durante el máximo solar, son más fuertes y más frecuentes. Las fluctuaciones del campo magnético en el sol pueden ocurrir en escalas de tiempo drásticamente diferentes, que van desde segundos hasta miles de millones de años. Cuando los astrónomos hablan de una “desaceleración” o un período de inactividad en la actividad del sol, no significa que el sol dejará de brillar, sino que hay una desaceleración en la actividad.
El sol tiene un ritmo particular, que dura aproximadamente 11 años, en el que su campo magnético polar cambia la polaridad. Las manchas solares sirven como indicador de este cambio. De hecho, a menudo se lo conoce como “el ciclo de las manchas solares”.
Aunque las propias manchas solares fueron observadas por primera vez en detalle por Galileo, Christoph Scheiner y otros a partir de 1609, según la Biblioteca Británica, la naturaleza cíclica de su aparición y desaparición fue notada por primera vez en 1775 por el astrónomo danés Christian Horrebow. Luego fue redescubierto en 1843 por Heinrich Schwabe. En 1848, el astrónomo suizo Rudolf Wolf utilizó los resultados de Schwabe y otros, además de realizar sus propias observaciones, para calcular el ciclo de 11 años y un método matemático para contar el número de manchas solares. Este llamado “número Wolf” sigue en uso hoy en día, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).
Muchos otros astrónomos de la época observaron este ciclo de forma independiente o se inspiraron en los resultados de otros. El propio cálculo de Wolf del ciclo de manchas solares de 1755 a 1766 fue etiquetado como el primero, y cada ciclo de manchas solares desde entonces se ha numerado progresivamente como tal. Ahora estamos en el ciclo 25.
Pero a veces las manchas no aparecen en absoluto. Este fue el caso de 80 días de los primeros seis meses del ciclo solar actual, que comenzó en diciembre de 2019. Fue mayor aún para el mismo período en el Ciclo 24, donde hubo 281 días sin manchas. El período de 1645 a 1715 vio un colapso casi total en el número de manchas solares, donde literalmente se podían contar con las dos manos.
Wolf luchó por reconstruir los ciclos solares antes de mediados del 1700 debido a esta escasez de información, pero eso no significaba que no se estuvieran observando las manchas solares. Muchos astrónomos distinguidos de la época, como Giovanni Cassini, continuaron haciendo observaciones. Esta pausa solar de 70 años fue notada más tarde por el astrónomo alemán Gustav Spörer, que luego inspiró al equipo de marido y mujer británico-irlandés Edward y Annie Maunder. Desde entonces, el período se ha denominado el mínimo de Maunder, según la Enciclopedia Británica.
Ha habido otros momentos de calma antes y después, como los mínimos de Spörer y Dalton. Sin embargo, Madhulika Guhathakurta, un heliofísico de la NASA, hablando a título personal, cuestionó cómo la tecnología disponible afectó las observaciones. “Durante el mínimo de Maunder, cuando no pudimos detectar ninguna mancha solar, la pregunta sigue siendo ¿qué tan bien podríamos detectar manchas solares muy débiles entonces o incluso ahora?” le dijo a Todo sobre el espacio. No sabemos y no tenemos medida de eso. La incertidumbre asociada con no detectar manchas solares es mucho más difícil que contarlas durante el máximo solar “.
En 2020, el ciclo 25 tuvo un 80% más de manchas solares en general que el período equivalente del ciclo 24, lo que sugiere que el ciclo actual puede de hecho ser más fuerte, en lugar de más débil. El Panel internacional de predicción del ciclo solar 25 dijo en septiembre de 2020 que esperaban que el ciclo 25 fuera tan fuerte como el ciclo 24. ¿Ha cambiado el consenso desde entonces, o sigue siendo el mismo?
“El consenso no ha cambiado”, dijo el copresidente del panel Doug Biesecker a All About Space. El consenso sigue siendo que el ciclo actual será muy parecido al ciclo 24. “No hemos visto nada que difiera significativamente en las primeras etapas de este ciclo que varíe de la predicción del panel de un pico de 115 [manchas solares] en julio de 2025”. Las predicciones se basan en el “número de manchas solares suavizado” de 13 meses, un método estadístico para calcular las manchas solares. Y hay que tener paciencia al estudiar el sol. Como dijo Biesecker: “Pueden pasar hasta tres años después de que comience el ciclo antes de que podamos decir con confianza si la predicción sigue siendo válida”.
Guhathakurta cree que este ciclo no está fuera de lo común. “Mirando las manchas solares como un índice no físico de la actividad solar, creo que este ciclo solar no es inusual, especialmente en el contexto del ciclo anterior. Este ciclo está imitando eso. Incluso a principios de los años 1800 y 1900, se ven ciclos de esta magnitud “.
Sin duda, es esencial predecir con éxito el clima solar cuando se prueban las teorías científicas sobre cómo funciona el sol. Pero hay una razón práctica más urgente para hacerlo. Los eventos de llamaradas solares fuertes y las eyecciones de masa coronal, que probablemente ocurran alrededor de la época de los máximos solares, pueden alterar la tecnología moderna.
El flujo de partículas de alta energía puede dañar las naves espaciales, los satélites e incluso los sistemas de energía terrestres. Estos últimos son particularmente vulnerables, ya que la radiación solar perturba fácilmente el campo magnético de la Tierra, induciendo corrientes en largas líneas eléctricas. Una tormenta geomagnética de este tipo destruyó grandes transformadores de la red y cerró todo Quebec, Canadá, en marzo de 1989, informó la NASA. Y esto fue solo la historia que se repitió. En septiembre de 1859, una tormenta geomagnética, denominada evento Carrington, provocó problemas interesantes con el sistema de telégrafo.
Los operadores de telégrafos notaron que podían desconectar sus baterías y trabajar solo con las corrientes inducidas por la tormenta, ¡a veces con mejores resultados! Hasta el día de hoy es la eyección de masa coronal más poderosa registrada. Si un evento a nivel de Carrington ocurriera ahora, causaría daños e interrupciones generalizados a los sistemas de energía y satélites. Además de diezmar la electrónica, cualquier astronauta que se aventure más allá del manto protector del campo geomagnético de la Tierra, como la Luna o Marte, estaría en peligro, algo que el próximo programa lunar Artemis de la NASA debe tener en cuenta.
Teniendo en cuenta lo que está en juego, junto con el hecho de que el sol es un sistema tan complejo, debe haber otra forma de obtener información sobre su comportamiento futuro además de las manchas solares. Existen otros métodos probados y confiables, pero bien puede haber otra flecha en el carcaj. Un equipo de EE. UU. Y el Reino Unido dirigido por Scott McIntosh del Observatorio de Gran Altitud en el Centro Nacional de Investigación Atmosférica en Boulder, Colorado, ha analizado un fenómeno relacionado con la actividad de las manchas solares.
Utilizando datos de fuentes como el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, el equipo observó destellos de rayos X y ultravioleta extremos en la corona solar. Estos llamados “puntos brillantes” en la atmósfera del sol se correlacionan con grandes áreas de material que fluye en el interior del sol, que gira más rápido que el plasma de la superficie, similar a las tasas observadas en las manchas solares. Robert Leamon de la Universidad de Maryland lo comparó con globos de helio que son arrastrados por pesos sujetos a la parte inferior.
Tal estudio es potencialmente más útil que el ciclo de las manchas solares, ya que muestra polaridad magnética. En el siglo XIX, Richard Carrington y Spörer descubrieron manchas solares que aparecían en diferentes latitudes durante diferentes puntos del ciclo solar, comenzando en latitudes medias y migrando hacia el ecuador al final. Trazado contra el tiempo, esto conduce a un diagrama distintivo de “mariposa”.
Pero a principios del siglo XX, el astrónomo estadounidense George Ellery Hale demostró la importancia del magnetismo solar al mostrar cómo un cambio polar completo abarca dos ciclos de manchas solares: un cambio y luego un cambio hacia atrás, según la NASA. Este ciclo Hale de 22 años es lo que analiza el equipo de McIntosh. Los puntos brillantes son marcadores de bandas magnéticas del ciclo de Hale.
Esto plantea la pregunta de por qué la comunidad científica solar en general no hace un mayor uso de tales observaciones de esta manera. “La gente lo ha hecho en el pasado, llamándolas regiones activas efímeras, pero predominantemente están encerradas en las ‘grandes ballenas blancas’ de la actividad solar: las manchas solares”, dijo McIntosh. Al igual que las manchas solares, las bandas magnéticas viajan por las latitudes del sol para encontrarse en el ecuador, aniquilándose en lo que McIntosh llama “eventos de terminación”. Su equipo utiliza estos eventos de terminación para identificar ciclos magnéticos completos de 22 años, así como los ciclos de manchas solares de 11 años del pasado.
Utilizando estos junto con las predicciones hechas para un evento terminator 2020, el equipo predice que Solar Cycle 25 será, de hecho, fuerte. En marcado contraste con el consenso científico, dicen que estará entre los más fuertes jamás registrados.
Biesecker apoya el enfoque del equipo: “El trabajo de McIntosh et al es muy intrigante. Sería muy emocionante que su predicción se hiciera realidad, ya que ayudaría a enseñarnos cómo predecir mejor los ciclos solares futuros ”. Pero tiene una advertencia. “La técnica McIntosh aún tiene que hacer una predicción verdadera. Es decir, uno para el que no hay conocimiento del futuro. Es muy difícil para un panel dar mucho peso a una técnica que es nueva, que nunca ha hecho una predicción que pueda ser probada ”. Él dice que se siguen utilizando otros métodos más tradicionales, ya que han tenido éxito en el pasado y son más conocidos.
Sin embargo, si el estudio de McIntosh es correcto, ¿qué podría decir sobre el interior solar? “Que los sistemas magnéticos dentro del sol son mucho más fuertes de lo que anticipamos y que interactúan fuertemente para dar forma a la producción de manchas”, dijo McIntosh. La presión de la banda del campo magnético en relación con el entorno es importante: “Mi sensación es que el sol realmente quiere estar equilibrado, y lo que vemos en términos de manchas solares es el resultado del desequilibrio en esa presión, global, local y longitudinalmente. ” Esto significa que piensan que solo ven la punta del iceberg en lo que respecta al campo magnético.
McIntosh también dijo que la recurrencia de las bandas de latitud de 55 grados en su análisis, que se puede rastrear a través de todo el registro de observación y fotografía, se pasa por alto. Sugiere características estructurales o geométricas que juegan un papel importante en la formación y agregación del campo magnético en el interior del sol.
Aún quedan muchas preguntas abiertas. Pero, ¿el enfoque del equipo es válido para la predicción del tiempo espacial? Como dijo Leamon: “Es demasiado pronto para decirlo, pero hasta ahora el número de manchas solares observadas y otras medidas, como el flujo de radio solar F10.7 [ondas de radio de longitud de onda de 10.7 centímetros] se están acercando más a nuestras predicciones más altas en lugar del panel inferior consenso. Pase lo que pase con el nivel de las manchas solares, habrá grandes tormentas y nuestra sociedad tecnológica se verá afectada de una forma u otra durante el ciclo solar 25 ”.
McIntosh coincidió: “Hay indicios de que va camino de ser más grande que 24, y probablemente 23 también. Pero realmente necesitamos que suceda el evento de terminación para obtener una fidelidad real en el pronóstico “. Todavía está convencido de que será un ciclo más grande que el promedio, quizás incluso entre los 10 primeros de todos los registrados. “Pero hasta que suceda ese evento, no lo sabremos con certeza”.
Biesecker mira más adelante. “La relevancia del ciclo Hale, como se detalla en McIntosh et al, será algo que el Panel del Ciclo Solar 26 debe considerar”. Señala que observar el ciclo Hale de 22 años no es nuevo para los pronósticos, y que los científicos han analizado los efectos de ciclos pares e impares en el pasado, aunque con menos habilidad que observar los precursores del próximo ciclo inmediato. “Espere que la técnica McIntosh sea una gran parte de la conversación cuando se reúna el panel para pronosticar el ciclo solar 26”, concluyó tentadoramente.
La tecnología futura también podría allanar el camino para una mejor comprensión de la actividad solar, según Guhathakurta. “Pasé los últimos cuatro años en el Centro de Investigación Ames de la NASA dando forma a un programa llamado Frontier Development Lab y me fascinó la inteligencia artificial y cómo podríamos utilizar nuestros datos y las herramientas de la IA para inferir patrones que pueden guiar mejor los resultados de la física”, dijo. Todo sobre el espacio. “El aprendizaje automático y la inteligencia artificial podrían ser fundamentales para comprender la variabilidad solar y el clima con grandes cantidades de datos”.
