Lic. Hipólito Falcoz
Cuando Galileo dirigió por primera vez su telescopio hacia el Sol notó, para escándalo de su época, que el astro considerado hasta entonces como símbolo de pureza, presentaba manchas oscuras en su superficie. Las así llamadas manchas solares aparecen como zonas de menor brillo localizadas sobre el disco solar.
A partir de entonces y con el paso del tiempo, el estudio de los fenómenos solares se intensificó progresivamente. Pronto se descubrió que las manchas rotan con el Sol, que su vida varía entre un día y varios meses.
Con la adecuada protección, usando filtros especiales, es posible ver las manchas solares mediante telescopio. Otra forma mas seguras, es observar la imagen que sale del telescopio, proyectada en una hoja de papel.
Luego de haber acumulado un volumen considerable de datos, que su número varía con el tiempo dentro de un ciclo de aproximadamente once años (oscilando entre 9 y 13). Estos ciclos solares comenzaron a numerarse de modo correlativo a partir de 1749. El estudio sistemático que se llevó a cabo con telescopios munidos de filtros especiales o con sistemas de proyección, permitió determinar que cada 11 años existe una época en la cual el número total de manchas crece. A esto se lo denomina máximo de actividad solar. Intercalados entre los períodos de máxima, se observan períodos de mínima actividad, en los cuales las manchas desaparecen virtualmente del disco.
En los últimos años se ha intensificado el estudio de los registros históricos de actividad solar, encontrándose que a partir del año 1650 aproximadamente y, por espacio de casi 70 años, dicho ciclo sufrió un cambio. En ese lapso, que irónicamente coincidió con el reinado de Luis XIV (el rey Sol) en Francia, prácticamente no se observaron manchas en el disco solar. Las causas que llevaron a este fenómeno, denominado mínimo de Maunder, son desconocidas y objeto de profundas investigaciones por parte de los físicos solares, en particular debido a que existen otras evidencias de períodos similares que ocurrieron miles de años atrás. La forma en que estos cambios de actividad pueden ser detectados es a través de un isótopo del Carbono, el Carbono 14 en los anillos de los árboles. Resulta que la abundancia del Carbono 14 se incrementa proporcionalmente al nivel de actividad solar, debido a un complejo proceso de absorción de la radiación cósmica en la atmósfera terrestre. Este mismo proceso se verifica en sedimentos de origen glacial muy antiguos, (llamados varves) ya que con mayor actividad solar se produce mayor fusión del hielo, con el consiguiente mayor arrastre de material suelto, y por lo tanto la acumulación de una capa más espesa de sedimentos. Por el contrario, con menor actividad, dicha capa es más delgada.
El estudio de los datos de los últimos 5.000 años ha permitido comprobar la existencia de períodos similares al mínimo de Maunder y establecer que, en ciertos años, estuvieron relacionados con cambios en el clima global de la Tierra. Así es como uno de estos períodos de baja actividad corresponde al período denominado pequeña glaciación en la Tierra.
En escalas de tiempo más reducidas parece haber también cierta correlación entre cambios climáticos y la actividad solar. Por ejemplo, a los máximos de actividad parece corresponder sequía en el sur de Brasil y norte Argentino, e inundaciones en la provincia de Buenos Aires, observándose la correlación opuesta durante períodos de mínima actividad. Notable fue lo ocurrido hacia fines de 1979, en pleno máximo, disminuyó considerablemente el caudal de las Cataratas del Iguazú y poco después, se produjeron las inundaciones en la provincia de Buenos Aires. Pese a estos indicios, la correlación no es perfecta desde el punto de vista estadístico y, lo que todavía es más importante, hasta el momento mecanismos que vinculan ambos fenómenos.
En nuestro país y a nivel mundial, existen muchos grupos que se dedican a investigar la relación entre la actividad solar y el clima terrestre, tanto global como localmente. Con respecto a las manchas solares propiamente dichas, se sabe en la actualidad que son el asiento de fuertes campos magnéticos en la denominada fotosfera solar, la capa de su atmósfera que emite la luz visible. Conviene recordar aquí que todo el astro está formado por gases y no presenta corteza sólida. La apariencia oscura de las manchas se debe a su temperatura, relativamente baja, del orden de los 3.700ºK (Grados Kelvin), en comparación con los 5.700ºK de la fotosfera circundante (0ºC corresponde a 273ºK); al tener una temperatura mayor su emisión de luz es más débil.
Desde el punto de vista magnético los grupos de manchas solares suelen ser bipolares es decir, que dentro del mismo grupo se encuentran los dos polos. La intensidad del campo magnético en estos polos llega hasta unos 4.000 Gauss (la intensidad del campo magnético terrestre es de 0,5 Gauss en promedio) sobre áreas de miles de kilómetros cuadrados. Esto hace que en las regiones donde las manchas se concentran, las configuraciones de los campos magnéticos sean sumamente complejas e intensas. Estas zonas se denominan regiones activas solares. Dicha complejidad favorece la liberación de energía en forma de calentamiento y aceleración de partículas, dando lugar al fenómeno denominado fulguración, que son los eventos más energéticos que se producen en el Sol.
El calentamiento de las altas capas de la atmósfera solar que llega a temperaturas del orden de los millones de grados, hace que en la zona de fulguraciones se produzca gran emisión de rayos X los cuales han sido detectadas por observatorios solares en órbita alrededor de nuestro planeta. Por el contrario los procesos de aceleración de partículas se asocian con la emisión de rayos X de muy alta energía, rayos gamma, y en el otro extremo del espectro, emisión de ondas de radio (radiobursts). Las fulguraciones solares suelen durar desde minutos hasta varias horas. Sus efectos en el medio terrestre son notables, y en este caso comprensibles desde el punto de vista de los procesos físicos involucrados. A diferencia de una mancha en particular, que no tiene ningún efecto conocido, las fulguraciones, aunque no producen aumento apreciable en la energía total captada en la Tierra, sí influyen en determinadas bandas del espectro electromagnético y en la parte visible, suelen hacer que los centros de las líneas de Fraunhofer, que normalmente aparecen oscuras dentro del espectro solar, se vuelven brillantes. Más importante es el efecto en determinadas zonas del espectro, como ser de rayos X y de ondas de radio. Así es como el aumento en la emisión de rayos X produce aumento de ionización en la atmósfera terrestre, aumentando la absorción de las ondas de radio hasta producir la interrupción de las comunicaciones de onda corta a larga distancia.
Por su parte, las partículas emitidas por la fulguración, al llegar a la tierra son desviadas por el campo magnético terrestre hacia los polos, por ser esencialmente cargas eléctricas en movimiento que generan también campos magnéticos. Allí producen, por choque, con los átomos de la atmósfera, colisiones, y consecuentemente el fenómeno de las auroras boreales y australes. Asimismo la combinación de estos campos magnéticos adicionales con el campo magnético terrestre, produce las tormentas magnéticas, es decir, un fenómeno tan molesto para la navegación en otros tiempos, porque desviaba la aguja de la brújula de su dirección normal por varias horas.
Desde el punto de vista práctico, y relacionado con la tecnología de comunicaciones actual, también podemos mencionar que los radiobursts pueden hacer imposible la recepción de señales de un satélite, mientras éste se encuentre alineado aproximadamente con el Sol, visto desde la estación receptora. Esto se debe a que el fondo de ruido solar supera en órdenes de magnitud, es decir decenas, centenares, miles y más veces, la señal de radio del satélite. Afortunadamente la alineación no puede durar mucho puesto que el Sol se desplaza aparentemente 15 grados por hora sobre el cielo.
De acuerdo con lo dicho anteriormente, se desprende la necesidad de conocer las variaciones de la actividad solar, los motivos y efectos asociados. Para conocer los ciclos, se utilizan en la actualidad índices, tales como la superficie total de las manchas (medida en millonésima de hemisferio solar) y los llamados números de Wolf. La determinación de la superficie total de manchas resulta incierta debido a efectos de proyección cuando éstos se acercan al borde del disco visible del Sol. Por el contrario, los números de Wolf representan un índice más concreto, ya que se obtienen tomando los núcleos de las manchas presentes cada día, a los que se agregan diez veces el número de los grupos. Para mayor precisión los datos de cada observatorio son compilados en centros mundiales. Dado que la experiencia enseña que distintos observatorios y aún distintos observadores, sistemáticamente leen valores distintos para una misma configuración por ser distinta la calidad de observación, se aplican coeficientes de corrección a cada uno de acuerdo a una escala preestablecida. Estos coeficientes son tanto más bajos, cuanto mejor sea la observación típica de un lugar y de un observador determinado, con respecto a la universalmente considerada típica.
Las regiones activas solares se caracterizan por la presencia de grupos de manchas en la fotosfera y por los fenómenos asociados, como fulguraciones y protuberancias eruptivas, las cuales están fuertemente relacionadas con la evolución de los campos magnéticos que en el se localizan.
Debido a que hoy se puede acceder a una inmensa cantidad de observaciones fotosféricas por la disponibilidad de medios tecnológicos, se puede contar con métodos estadísticos que hacen posible, en cierto grado, el pronóstico de fenómenos asociados. Estos estudios se basan en esencia en la estructura y la evolución de los grupos de manchas solares, las cuales han sido clasificadas mediante un sistema convencional que se fue modificando con el transcurso del tiempo.
Para la mayor parte de los seres humanos hacinados en ciudades, el Sol no es más que un objeto de deseo estival, que determinará el éxito de nuestras vacaciones en la costa o del bonito bronceado de nuestra piel. Sin embargo, el Sol es la fuente de energía más importante, del que depende toda la vida en la Tierra (o casi toda). No en vano, la mayoría de las religiones representan a su deidad más importante como el Astro Rey. No es de extrañar que haya científicos que opinan que el tan cacareado cambio climático puede ser debido a insignificantes diferencias en el flujo de energía solar que nos llega. ¡Qué sería de nosotros si el Sol se volviera loco! Conocer su complicadísima dinámica es indispensable para comprender nuestro propio ecosistema planetario.
Prever las fulguraciones solares, es de suma importancia para poder planificar las misiones espaciales que son tripuladas, ya que las mismas suponen un gran riesgo para el organismo humano, que es expuesto a una corriente elevada de partículas ionizadas como las que se producen durante las erupciones cromosféricas.