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Hugo
Missio |
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Algo de Historia Las manchas a las que me voy a referir son características
de nuestro Sol, y aparecen de vez en cuando al observar su superficie
con los instrumentos adecuados. Para hacer un poco de historia los chinos ya las habían
detectado 2000 A.C. pero la forzosa falta de continuidad de estas
observaciones las relegó a
simples episodios sin trascendencia . Hubo que esperar hasta principios del siglo XVII,
cuando Galileo introdujo la utilización del telescopio como instrumento
de observación astronómica, para que la visión de estas curiosidades
en la superficie solar fueran tomadas realmente en cuenta. Hubo varios
eruditos de aquel entonces que observaron este fenómeno además del
antes mencionado, por ejemplo tenemos el caso de David Fabricius, astrónomo
y pastor protestante holandés, que nació en Esens en 1564
y murió en Osteel en 1617. Estudió simultáneamente teología y
astronomía además de dedicarse a pastor en Osteel (1603), y él mismo
construyó sus propios instrumentos para sus observaciones astronómicas,
entre las cuales, la más importante es la detección de la variabilidad
de Mira Ceti en la constelación de la Ballena. Por supuesto que también
se dedicó a la observación de las manchas, determinó la rotación del
sol, y se carteaba con Keppler. También tenemos al jesuita Scheiner (1573-1650), quien el 21 de marzo
de 1610 en la localidad de Ingolstadt en Alemania observó por primera
vez las manchas utilizando
el método
de la proyección
del Sol sobre una pantalla, pudiendo realizar gráficos de estas figuras
tan extrañas. Este método hoy día aún se utiliza. Imagínese el lector que por aquellos días el astro era considerado
como incorruptible y solamente mentarlo era una herejía, comprometiéndose
los dogmas. Sucedió
que en cuanto el
jesuita Scheiner y luego de reiteradas observaciones fue a consultar al
provincial de su Orden, un celoso peripatético, no le creyó y dijo: _
“Yo he leído varias veces a Aristóteles y os puedo asegurar que nada
dice de esto ... Id mi buen hijo – añadió, despidiéndolo
amablemente – tranquilizaos y tened la seguridad de que deben ser los
lentes o vuestros ojos lo que os hacen ver manchas en el Sol”. La cosa no termina aquí, y como el prepósito
provincial Le Busäus le impuso silencio sobre esto, Scheiner dio cuenta
de su descubrimiento en sus tres cartas del 12 de noviembre y del 13 y
26 de diciembre de 1611 al erudito consejero de Ausburgo, Markus Welser,
quien al año siguiente las publicó ignorando al autor con el título
de “Apelles Latens Post Tabulam”.
Este escrito dio margen a una polémica con Galileo sobre la
prioridad del descubrimiento, además Scheiner fue además el inventor
de la “machina helioscópica” que era un telescopio con lente
ahumada. Finalmente los resultados de sus observaciones fueron publicadas en
la obra “Rosa Ursina, sive Sol” (Brazza 1620-30) y como nota
final sobre este paciente y constante observador también se le atribuye
la invención del
pantógrafo, (Pantographice, seu ars delineandi res quaslibet per
parallelogrammum seu cavum mechanicum mobile, Roma
1631). Actualmente en el hospital de Ingolstadt existe una lápida
conmemorativa de su descubrimiento.
Con las observaciones más rutinarias y con registros
mas confiables se llegó a algunas conclusiones por ejemplo las manchas
son visibles durante unos días o semanas , cuando aparecen se desplazan
aparentemente sobre el disco solar, barriendo su diámetro en unos 14 días.
Al aproximarse al borde parece que se van achatando
y disminuyendo
constantemente su dimensión en el sentido dirigido hacia el
centro del disco. La continua observación de las manchas condujo por
consiguiente al descubrimiento de la esfericidad solar y su movimiento
de rotación como ya había dicho . Esta no es pareja, así en las
proximidades de los polos el sol rota en 29 días aproximadamente y en
la zona ecuatorial gira en 25 días, el promedio de la rotación solar
es de 27 días. Aquí tenemos que tener en cuenta a otro astrónomo
alemán Samuel Enrique Schwabe nació y murió en Dessau
(1789-1875).estudió en Berlín desde 1809 a 1811, y después vivió
dedicado a la administración de la farmacia de su abuelo hasta que
finalmente se dedicó desde 1830 de lleno a al astronomía, que ya antes
había cultivado parcialmente . En 1826 hizo observaciones regulares sobre las
manchas solares y en 1842 reconoció un período de unos 11 años en la
frecuencia de aparición de las mismas. Por esa misma época estaban
Carrington y Spörer quien enuncia la ley que lleva su nombre según la
cual en cada ciclo de actividad solar, las manchas empiezan por aparecer
en latitudes altas (unos 40º en ambos hemisferios) y terminan en
latitudes próximas al ecuador. La periodicidad de las manchas solares descubierta
por Schwabe en 1843 y estudiada principalmente por Wolf y Wolfer
determinó el hallazgo de una fórmula empírica por parte del primero,
esta permite medir la importancia relativa de las manchas mediante un número
r cuyo valor se obtiene, en función del número f de manchas aisladas ,
del número g de grupos de manchas y de un valor k que depende del
instrumento con que se hace la observación. El número de Manchas es igual a: Factor x (10 x grupos + cantidad de manchas).
O sea: r = k (10
g + f ) A través de esta fórmula y con los datos de la observación se puede
determinar en un gráfico cartesiano la evolución de las manchas
solares a lo largo de los años. Existieron períodos en los cuales el Sol no presentó
actividad así fue como el astrónomo inglés Maunder puso de manifiesto la carencia de manchas entre 1645 y 1715,
luego el ciclo volvió a su regularidad con alguna ligera disminución
del nivel entre 1795 y 1823 intervalo conocido como el mínimo de Dalton. Existen pruebas indirectas de que entre 1100 y 1200
se produjo un aumento de la actividad solar mientras que entre 1450 y
1550 se asistió a otro mínimo de la actividad el de Spörer. Características
del Sol Con respecto a la Tierra el sol es enorme a pesar de
ser una estrella enana muy común en comparación con otras. Su diámetro es de 1.392.000 Km. lo que representa
109 veces el tamaño de nuestro planeta, su volumen es 1.301.200 veces
el de esta. El conjunto de todos los planetas del sistema solar
representa apenas el 1,3% de su masa , su densidad es de 1041 algo
superior al del agua su temperatura superficial promedio es de 6.000ºC
y en el núcleo alcanza los 15 millones de ºC. En su interior se producen transformaciones nucleares
que a partir de cuatro núcleos de hidrógeno sometidos a una gran
compresión se forma uno de helio, liberándose una gran cantidad
de energía en el proceso y perdiéndose de esta forma algo de
masa según la conocida ecuación de Einstein
E = m . C^2 , así nuestro Sol pierde algunos millones de
toneladas por segundo. Se ha calculado por proyección sobre una pantalla
que su luminosidad media es
de 101500 Lux, en la superficie equivale a 240000 bujías por cm
cuadrado. El sol gira sobre su eje 36‘ de arco por hora y
tarde junto con los demás planetas 225 millones de años en dar una
vuelta completa alrededor del centro de la Vía Láctea. Las manchas Lo que se vemos del sol proyectado sobre una pantalla
blanca es la fotosfera, esfera luminosa de 6000 ºC, es una zona de
transición entre los gases opacos del interior solar y la de los gases
transparentes del exterior si miramos detenidamente aparecen zonas
granuladas mas claras son
las llamadas fáculas. Su temperatura oscila entre los 200 y 1500 ºC mas
que la fotósfera, también si es el momento propicio podremos observar
manchas oscuras zonas con temperaturas que oscilan entre los 4000ºC y
5000ºC, estas porciones oscuras se agrupan en espectaculares
formaciones con variación de su número , forma y extención según la
época. Las manchas no aparecen mas allá de los 45º ni por
debajo de los 5º de latitud solar, esto vale para ambos hemisferios . La capa inversora se ubica por encima de la fotósfera,
tiene sólo 700Km de espesor y es la parte más densa y es causante del
oscurecimiento del borde solar. Cromosfera envuelve a la anterior de color violeta
claro esta formada principalmente por vapores de helio e hidrógeno,
que disminuyen a medida que nos elevamos
y aumentando su temperatura. Tiene un espesor de entre 8.000 km y
10.000 km y solamente puede ser observada con un
filtro para luz de
hidrógeno en la línea Halfa
de Balmer en 6365 Å, esta capa es visible cuando hay un eclipse total
de sol. Las protuberancias observables con el filtro se
muestran como fenómenos espectaculares de enorme volumen en algunos
casos , se componen de gas hidrógeno ionizado que al ser encauzado por
los tubos magnéticos del Sol activo
actúan como aceleradores de partículas y proyectan el material
hacia el espacio exterior como violentos surtidores, su velocidad puede
ser de cientos a miles de Km. por segundo
. Llegan a alcanzar distancias de 50.000 Km. hasta mas
de 300.000 de Km. y pueden durar de horas a un
día. Otro tipo especial de protuberancias son las
fulguraciones o llamaradas que son de corta duración y de dimensiones
mucho mas pequeñas , se producen entre las manchas y liberan una gran
cantidad de energía aumentando la
temperatura de la
zona donde se producen de 4.500ºC a 10.000 ºC en pocos minutos, son
chispazos de energía que proyectan un flujo muy intenso de partículas
cargadas eléctricamente al espacio exterior. Protones y electrones son lanzados y
al llegar a la magnetósfera terrestre alcanzan la atmósfera
superior y producen
hermosas manifestaciones en forma de auroras en las cercanías de los
polos, pero también interferencias en las comunicaciones satélitales y
en diversas bandas radiales. El viento solar así producido constituye un flujo de
partículas cargadas de alrededor de 10.000 millones por cm cuadrado y
por segundo. Flujo Magnético
Se sabe actualmente que la actividad solar se produce
por la emergencia de flujo magnético a través de la fotosfera,
constituyendo el ciclo de manchas una de sus manifestaciones. El campo magnético general del Sol es de intensidad muy débil , tiene naturaleza
poloidal, a diferencia del campo magnético de las manchas . Los grupos de manchas aparecen en le superficie del
astro con una alineación este oeste esta alineación sugiere que el
campo es de carácter toroidal , la intensidad de este campo multiplica
por mil a la del campo magnético del Sol En cada nuevo ciclo de manchas la polaridad se
invierte y, con ello , se pone de manifiesto la existencia de un ciclo
magnético de 22 años. Como se Forman las Manchas Una vez formados los tubos de flujo magnético
por un
mecanismo cuya
explicación sería muy
extensa para
este artículo,
se almacenan
en una zona
de transición
entre la radiativa y la convectiva emergiendo posteriormente por la
superficie del Sol. El ascenso se debe a que la densidad del plasma en
ese sector es menor que la del que lo rodea y de acuerdo con Arquímedes
, el tubo asciende. El tubo de flujo magnético esta retorcido y esto
hace que no se disipe al llegar a la fotosfera, y en la zona en la cual
este tubo magnético corta la superficie del Sol es dónde se forman las
manchas solares. La polaridad magnética de la mancha delantera siempre es igual a la del hemisferio en
que se encuentra y la trasera es de polaridad opuesta. Como la
probabilidad de que emerja nuevo flujo magnético en una región de
manchas ya constituida es mucho mayor de la que se da en una zona que no
tiene manchas la emergencia de tubos magnéticos incrementa el número
de manchas presentes en una región activa. Las regiones activas de complejidad magnética son
siempre propensas a producir fuertes estallidos de energía llamados
fulguraciones solares. Desaparición de las manchas Si desaparece el flujo magnético desaparecen las manchas, esto sucede
mediante el transporte de flujo magnético por flujos de materia a lo
largo de los meridianos. Las manchas traseras de polaridad contraria a la del
hemisferio en el que se encuentran se fragmentan y los fragmentos son
arrastrados hacia los polos, allí se produce la cancelación de la
polaridad dominante. Al final, la llegada incesante de flujo provoca la
inversión de polaridad pocos años después del comienzo del nuevo
ciclo.
Explicaciones ¿A que obedecen estas perturbaciones del aparente regularidad del
ciclo solar? . Bueno los que están en el tema dicen que la respuesta
se puede encontrar quizás, en las ecuaciones no lineales de la magnetohidrodinámica,
que gobierna la actividad magnética del Sol. Algunos sugieren la caoticidad del ciclo solar y han
estudiado el comportamiento de sistemas de ecuaciones diferenciales no
lineales que pretenden explicar el fenómeno de la dínamo solar. Las simulaciones en cuestión sugieren que el ciclo
solar podría ser un fenómeno caótico sin embargo para confirmarlo se
ha de demostrar que que el atractor solar es extraño, es decir que su
dimensión es fractal. Y una de las consecuencias mas importantes de un
posible comportamiento caótico sería la imposibilidad de predecir el
futuro de la actividad solar. Irregularidades del Sol La actividad solar tiene otras “irregularidades”,
como ser la falta de asimetría en ambos hemisferios cuando se trata de
la emergencia del flujo magnético. Así es que durante largos períodos existe mas
actividad en un hemisferio que en el otro, comportamiento que luego se
invierte en el pasado ciclo 22 en dónde el dominante ha sido el
hemisferio sur y esta dominancia probablemente se mantenga durante el
ciclo 23. Teorías
Cualquier teoría que se proponga explicar el
funcionamiento de la actividad fotosférica
ha de encerrar potencia suficiente para dar cuenta de todos los
aspectos anteriores . La teoría de la dínamo solar explica a grandes
rasgos la actividad magnética del Sol, pero los detalles más finos de
cúando , cómo , dónde, y por qué emerge el flujo magnético todavía
se nos escapan. |
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Referencias: * Biografías extraídas del Espasa Calpe
Enciclopedia. * Datos generales del Sol: Astronomía de C.Flamarion.
Ed Montainer Simon 1963 * Atlas de Astronomia Astronomia Popular -Cultural Ediciones 1994 * Artículo de la revista Scientific American abril 1999 – José Luis Ballester –Dpto. Fis.UIBaleares. P.Mallorca. |