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EL MAGNETISMO DEL SOL SOBRE LA TIERRA
ENTREVISTAS

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Entrevista con Sami K. Solanki.

SAMI K. SOLANKI, Director del Instituto Max Planck de Aeronomía de Lindau (Alemania)

"La influencia del Sol sobre la Tierra siempre estará relacionada con el campo magnético solar"

La producción de energía por parte del Sol no es constante. A finales del siglo XVII hubo un período de baja actividad solar, el Mínimo de Maunder, que coincidió con un período frío en la Europa del norte llamado Pequeña Edad de Hielo. Sin embargo, todavía no se ha demostrado perfectamente la correlación entre los ciclos solares y el clima terrestre. Uno de los mayores problemas a los que se enfrenta este estudio es la falta de datos anteriores a los inicios de la observación de la actividad solar en el siglo XVII. Actualmente, se intenta paliar esta carencia mediante modelos que permitan extrapolar los cambios en la actividad solar a épocas para las que no existen observaciones. A partir del presente se conocería el pasado y se adivinaría el futuro. Intentar dilucidar hasta qué punto influye la actividad solar en el clima terrestre fue el objetivo de los científicos reunidos en el congreso "El ciclo solar y el clima terrestre", organizado por el Instituto de Astrofísica de Canarias y celebrado en Santa Cruz de Tenerife, del 25 al 29 de septiembre. Sami K. Solanki, director del Instituto Max Planck de Aeronomía de Lindau (Alemania), dedicó su intervención a las variaciones en el flujo solar durante los últimos cuatrocientos años.

¿Cómo influye el Sol en la Tierra?

La influencia del Sol sobre la Tierra puede tener lugar de maneras diversas pero en última instancia siempre estará relacionada con el campo magnético solar. El Sol cambia las temperaturas y las densidades de la magnetosfera terrestre modificando el entorno de la Tierra. Este fenómeno debe tenerse en cuenta, por ejemplo, al operar satélites, ya que expande la atmósfera y aparece una fuerza de rozamiento que les puede precipitar hacia la Tierra. El Sol también influye sobre el clima con sus cambios de luminosidad. Prácticamente el 100% de la energía que llega a la Tierra procede del Sol, la mayoría en forma de radiación, de luz. Si la radiación aumenta, la Tierra recibe más energía.

¿Hay cambios en la radiación solar independientes del magnetismo?

Todos los cambios en radiación que han sido medidos son debidos a cambios en el campo magnético. El campo magnético que vemos es el de la superficie del Sol, de donde procede la luz, no del interior. Se ha propuesto que el campo magnético de las capas inferiores del Sol influiría en la luminosidad, pero actualmente los modelos que reproducen más fidedignamente lo que realmente ocurre son los que consideran que es el magnetismo de la superficie el que determina una mayor o menor luminosidad.

¿Cómo viaja la energía producida por el Sol?

La energía, que es producida por fusión en el interior del Sol, se transporta de diferentes maneras. Cerca del núcleo, se transmite por radiación, pero cuando ya ha recorrido un 70% de la distancia hacia la superficie, se transporta por convección. Si se modificara el grado de convección, también variaría la luminosidad solar. Sin embargo, la evolución de la luminosidad solar tiene una mejor correlación con los cambios en el campo magnético que con los cambios en los procesos convectivos, por lo que se concluye que el magnetismo es el que influye en la luminosidad del Sol.

ESA ha aprobado recientemente el proyecto Solar Orbiter (SOLO), y el Investigador Principal pertenece a la institución que usted dirige. ¿Qué puede contar sobre esto y sobre la participación del IAC en el proyecto?

El proyecto SOLO, que ahora es internacional, empezó en el Instituto Max Planck y se prevé que esté funcionando en el 2010. SOLO es una misión en la que el satélite no estará en órbita alrededor de la Tierra, sino que la dejará atrás y se situará en órbita alrededor del Sol, lo que le permitirá observarlo con gran resolución. Las capas del Sol deben ser estudiadas en conjunto, ya que en el ámbito físico están relacionadas, y no de manera independiente como se hacía hasta ahora. Las diferentes partes del Sol emiten en diferentes longitudes de onda: la corona en rayos X; la cromosfera en ultravioleta y la fotosfera en el visible. Uno de los objetivos principales de SOLO, que es capaz de observar en todas las longitudes de onda, es estudiar todas las regiones en conjunto y obtener una visión general del Sol. También tiene otros objetivos. Como girará con el Sol, podrá observar la misma región durante largo tiempo, lo que le permitirá ver qué ocurre con el campo magnético, el viento solar, etc. Además, por primera vez se podrá observar desde la eclíptica (el plano del Sistema Solar) el cambio en luminosidad del Sol. SOLO es un proyecto nuevo, con objetivos que no habían sido planteados antes. El IAC podría hacer una contribución muy importante a este proyecto, sobre todo en los campos de instrumentación, óptico y alta resolución, en los que tiene gran experiencia. Desde nuestro instituto, y estoy convencido que desde otros centros también, agradeceríamos una fuerte colaboración del IAC.

  Sami K. Solanki
 solanki3.jpg (203023 bytes) ¿Qué aproximaciones se utilizan para hacer observaciones modernas y para extrapolar los cambios en radiación hacia el pasado?

Primero, se intenta modelar la radiación de los últimos 20 años. Actualmente, mediante magnetogramas, se determinan las regiones del Sol con un campo magnético más fuerte y se hace un modelo del brillo de esas regiones. Los resultados se extrapolan para todo el Sol y se obtiene la relación entre la luminosidad y el campo magnético solar. Como en el pasado no se hacían magnetogramas, para estudiar el magnetismo solar se utilizaban indicadores más indirectos. Uno de ellos es la evolución de las manchas solares, que son elementos magnéticos que han sido estudiados durante los últimos 20 años relacionándolas con el campo magnético y, en última instancia, con la luminosidad. Una vez establecida la correlación, se utiliza el mismo modelo para los tres últimos siglos: a partir de las manchas solares registradas en un momento determinado, se extrapola el campo magnético solar. Este análisis por sí solo no es suficientemente fiable. Para contrastar los datos, se aplican otros métodos, como la observación de estrellas parecidas al Sol y que están en diferentes momentos de su evolución: si quieres ver lo que el Sol ha hecho durante 300 años, como no se puede estudiar durante este período de tiempo, se estudian 30 estrellas durante 10 años y se intenta encontrar una relación. Cuando tuvo lugar el Mínimo de Maunder, que fue un período de baja actividad magnética del Sol en el siglo XVII, el Sol era seguramente menos brillante de lo que es ahora, no mucho, quizás un 0.2 o un 0.3 %. Esta variación es, sin embargo, mayor que la que experimenta hoy durante un ciclo solar. Por otro lado, como el campo magnético solar influye sobre el campo magnético de la Tierra, cuando el campo magnético solar varía, la aguja de una brújula dirigida al Norte oscila. Las oscilaciones de la aguja de la brújula están registradas desde mediados del siglo XIX. Aparentemente, cada vez son más numerosas, lo que implica que el campo magnético heliosférico ha ido aumentando desde 1900. Estos resultados coinciden con los obtenidos de los estudios de estrellas.

¿Por qué se utiliza siempre el Mínimo de Maunder como límite en los estudios hacia atrás en el tiempo?

Porque las primeras observaciones de manchas con telescopio no empiezan hasta 1610 y sólo hay medidas más o menos regulares desde 1700. En China, ya se habían hecho algunas observaciones a simple vista, mirando el reflejo del Sol en una balsa de aceite para que no fuera tan brillante, pero así sólo se podían ver las manchas más grandes y no hay registros continuos.

En un futuro próximo, se piensa ir más atrás de 1700 utilizando indicadores todavía más indirectos que las manchas solares como son los isótopos cosmogénicos de Berilio y Carbono. Ambos se producen en la atmósfera superior de la Tierra por acción de los rayos cósmicos. Como el número de rayos cósmicos viene determinado por el campo magnético heliosférico, la producción de los isótopos Carbono 14 y Berilio 10 se puede relacionar con el campo magnético. El Carbono 14 es absorbido por los organismos vivos y queda almacenado en los anillos de los árboles y el Berilio 10 es almacenado en las capas de hielo. Desde la actualidad hasta el Mínimo de Maunder, los resultados obtenidos con el Berilio coinciden con los datos observados, así que se puede extrapolar más lejos del siglo XVII utilizando el Berilio como indicador.

Los modelos de cambio de radiación solar son cada vez más precisos. ¿Cree que en un futuro próximo se conocerá la evolución de la radiación en el pasado y se podrá predecir el comportamiento del Sol?

Creo que seremos más precisos y más confiados. Pero en observaciones históricas tienes lo que tienes, no puedes repetir el experimento, lo que implica que siempre habrá algo incierto. En el pasado, los estudios eran muy empíricos, de correlación, en cambio actualmente se trabaja más con la física, lo que puede implicar que lleguemos a tener una mejor comprensión de lo que los datos pueden significar, pero no tendremos datos nuevos. Predecir el futuro es muy difícil porque implica que se conoce perfectamente el campo magnético. Actualmente, estamos muy lejos de ello, aunque sea el objetivo final. No se sabe ni si teóricamente sería posible hacer una predicción a largo tiempo, ya que la actividad solar tiende a ser caótica. Estamos interesados en el pasado sólo para tener un registro de la radiación solar y de los rayos cósmicos que nos permita extrapolar mediante modelos climáticos el futuro. Es significativo que en los modelos climáticos se suele omitir el papel del Sol porque no se sabe cómo se comportará.

¿Cree que la actividad solar puede explicar por ella misma los cambios en la temperatura del planeta Tierra?

Los modelos climáticos que parecen funcionar consideran que si el Sol aumenta su brillo en un 0.2%, la Tierra recibe el mismo aumento en energía, con lo que el efecto es relativamente lineal. Pero el Sol puede influir en el clima terrestre de diversas maneras, por ejemplo mediante los rayos cósmicos: un Sol menos activo implica una mayor presencia de rayos cósmicos que provocan la formación de nubes, lo que comporta un enfriamiento de la Tierra. Además, la radiación solar determina la formación o destrucción del ozono según la longitud de onda en la que se emite. El agujero de ozono no sólo es provocado por la actividad humana, también por la radiación ultravioleta solar de alta energía. Debido a esto, dependiendo de la variación del espectro solar hay más o menos ozono. Como el ozono absorbe la radiación solar, la energía que finalmente llega a la Tierra variará en función de su presencia. Alguna gente piensa que la mayoría de los cambios climáticos del último siglo han sido causados por el Sol. Otros, que el ser humano ha sido el elemento determinante en estas variaciones. Se trata, sin duda, de una pregunta todavía sin respuesta.

  Sami K. Solanki
 

 

Annia Domènech (IAC)
Septiembre

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