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EL CICLO DE ACTIVIDAD SOLAR
ESPECIAL   SOL-TIERRA

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Antonio Eff-Darwich
(Universidad de La Laguna)
Begoña García-Lorenzo

(Grupo de Telescopios "Isaac Newton", La Palma )

El Sol es una gigantesca bola de gas a la que la Tierra, al igual que el resto de cuerpos del Sistema Solar, se encuentra íntimamente ligada. Pequeños cambios en las propiedades físicas del Sol pueden tener, y de hecho han tenido, efectos enormes en el clima y la vida en nuestro planeta.

El cambio más evidente en el clima son las estaciones. Durante el verano hace calor, llueve poco, y apetece comerse una ensalada fresca. En el invierno, por el contrario, hace frío, llueve mucho y apetece un buen escaldón. Las estaciones son provocadas por cambios de orientación de la Tierra respecto al Sol que inducen variaciones en la cantidad de energía (en general en forma de luz) que nos llega del Sol. Hay, por otra parte, variaciones con el tiempo de la cantidad de energía emitida por el Sol. Estas últimas se engloban en lo que los científicos denominan el "ciclo de actividad solar", y el estudio de sus efectos en nuestro planeta ha despertado un enorme interés en los últimos años.

La energía producida en el interior del Sol es una cantidad más o menos constante, al menos así lo ha sido en los últimos mil millones de años. Sin embargo, la energía que escapa del Sol al resto del Sistema Solar cambia con el tiempo. Debe haber algo que está controlando la emisión, y se cree que ese algo está relacionado con el hecho que el Sol es un enorme imán o, como se dice en términos científicos, tiene un campo magnético.

El imán que tiene el Sol es producido, a grandes rasgos, por el mismo fenómeno físico que explica el siguiente experimento: cojamos un clavo de metal y enrollemos alrededor de él un cable eléctrico delgado que conectaremos a una pila de pequeño voltaje. Si acercamos un trocito de metal al clavo, éste lo atraerá. Lo que ha ocurrido es que el clavo se ha convertido en un imán al circular alrededor de él una corriente eléctrica. En el interior del Sol también se producen corrientes eléctricas que lo imantan del mismo modo que al clavo. Este imán solar puede controlar el transporte de energía y la forma en que parte de ella aflora y escapa de la superficie del Sol. La teoría física que intenta explicar el fenómeno del campo magnético solar, así como la forma en que éste es capaz de hacer variar la energía que emite el Sol, es tan compleja como incompleta. Esto no es de extrañar, ya que son muchos los distintos procesos involucrados y muy sutil la forma en que éstos se relacionan. En pocas palabras, puede decirse que el modo en que el imán solar interactúa con el movimiento del gas y cómo este gas es capaz de ajustar su densidad y temperatura, son las claves que explican la variación de energía emitida por el Sol.

Cualquier teoría debe ser capaz de explicar lo que se observa en la realidad. Históricamente, las observaciones necesarias para explicar la teoría del imán solar, las variaciones de energía con el tiempo y su efecto en la Tierra, empezaron de forma casual (como otras muchas cosas en ciencia) hace más de dos mil años. El astrónomo chino Liu Hsiang descubrió unas pequeñas manchas oscuras en la superficie del Sol que no sabía a qué atribuir. Mucho más tarde, en el siglo XV, los europeos se interesaron por estas estructuras, siendo Thomas Harriot quien, en 1610, realizó el primer estudio cuidadoso de este fenómeno. Descubrió que estas estructuras crecían o menguaban con el tiempo, variando su forma y apariencia. Las "manchas solares", nombre con el que ahora las conocemos, provocaron una de las primeras disputas protagonizadas por el famoso astrónomo Galileo Galilei con la Iglesia de su época. Galileo afirmaba que las manchas eran una propiedad del Sol, mientras que la Iglesia mantenía que eran pequeños planetas que cruzaban frente al Sol. Entre 1826 y 1843, Heinrich Schwabe, un astrónomo aficionado de profesión farmacéutico, emprendió la búsqueda de un supuesto pequeño planeta más cercano al Sol que Mercurio, al que denominaban Vulcano. A lo largo de esos años, Heinrich anotó la aparición, evolución y posterior desaparición de multitud de manchas en la superficie del Sol. Después de casi dos décadas de observaciones, llegó a la conclusión que el planeta Vulcano no existía. No obstante, encontró algo que a todos los astrónomos se les había escapado hasta aquel momento: el número de manchas en la superficie del Sol aumentaba progresivamente durante cinco años, a partir de entonces empezaba a disminuir y, transcurridos otros cinco años, volvía a crecer de nuevo. Hacia la mitad del siglo XIX, Richard Carrington, otro astrónomo aficionado, notó que la posición de las manchas en la superficie solar no era arbitraria, sino que evolucionaban desde los polos del Sol, cuando el número de manchas es mínimo, hasta concentrarse en el ecuador cinco años después, cuando el número de manchas es máximo. A partir de entonces, se ha mantenido un registro continuo del número de manchas, su posición y evolución en la superficie de nuestro Sol. De esta forma, se ha confirmando el hallazgo de Schwabe y se ha establecido en aproximadamente once años el tiempo que transcurre entre un máximo en el número de manchas y el siguiente. En otras palabras, el ciclo de actividad solar tiene un periodo de unos once años.

Durante el pasado siglo XX, tanto las teorías físicas como nuevas observaciones han demostrado que las manchas solares son una manifestación del campo magnético solar ("el imán solar") que, al evolucionar con el tiempo, provoca que el número de manchas y su localización varíen cada once años aproximadamente. Cuando el número de manchas es muy grande, la superficie del Sol se vuelve muy turbulenta y aumentan la cantidad de materia y energía emitidas al espacio. A veces, este aumento es muy abrupto y proviene de gigantescas explosiones provocadas cuando estas estructuras magnéticas se "cortocircuitan". No hace mucho, en marzo de 1989, seis millones de personas en Canadá y Estados Unidos se quedaron sin electricidad durante más de nueve horas, debido a que una gigantesca explosión en el Sol afectó drásticamente a una central hidroeléctrica en Quebec (Canadá). Los pasajeros de cualquier avión que estuviese cruzando el Atlántico en esos momentos, recibieron más radiación que la que se mide al hacernos una radiografía, que es mucha. También se produjeron graves desperfectos en varios satélites de

telecomunicaciones. Curiosamente, la mayor explosión registrada en el Sol en los últimos 25 años tuvo lugar hace unos días: el 2 de abril de 2001 se produjo una explosión solar que liberó al espacio mucha más energía que el famoso caso de 1989. Afortunadamente para nosotros, toda esta energía no fue expulsada directamente hacia nosotros. Pese a la elocuencia de estos ejemplos, se cree que este tipo de fenómenos explosivos tienen muy poco impacto en el conjunto del planeta.

El estudio de la relación entre la actividad magnética solar y nuestro planeta empezó en 1873, cuando Edward Maunder realizaba un programa de fotografías diarias de la manchas solares. Pronto se dio cuenta de que ciertos fenómenos que ocurrían en la Tierra, como las auroras boreales, estaban relacionados directamente con la actividad solar. Astrónomos del siglo XIX observaron que procesos asociados al magnetismo solar provocaban perturbaciones en muchos aparatos de medida terrestres. Últimamente se está estudiando la posible relación entre el cambio climático y la variación del nivel de energía emitida por el Sol debida a su ciclo de actividad. Incluso pequeñísimos cambios del nivel de energía que recibimos del Sol pueden afectar a los procesos químicos y físicos que tienen lugar en la parte alta de la atmósfera y provocar, a través de complejos y más bien desconocidos procesos, cambios en el clima del planeta. Un caso muy ilustrativo, que fue estudiado por Maunder, ocurrió entre los siglos XVII y XVIII. Durante este periodo de tiempo, conocido con el nombre de 'mínimo de Maunder' (que para eso lo estudió), el Sol permaneció prácticamente inactivo, con registros de números de manchas muy bajos e incluso nulos durante algunos años. Este periodo coincidió con un enfriamiento en nuestro planeta que provocó continuas heladas en Europa. El desastre en la agricultura fue enorme y miles de personas se vieron obligadas a emigrar a tierras más cálidas como, por ejemplo, las colonias de América. Gracias a otros registros históricos y geológicos se ha constatado que el 'mínimo de Maunder' ha ocurrido más veces a lo largo de la historia de nuestro planeta. El caso contrario parece que se dio entre los siglos XI y XII, cuando un largo periodo de fuerte actividad solar (si los datos disponibles no engañan) produjo un aumento generalizado de las temperaturas en Europa y severas sequías en América.

La Tierra está, literalmente, a merced de los designios marcados por el Sol. Poco o nada podemos hacer para evitarlo, pero el estudio de los fenómenos físicos que ocurren en el Sol y su más que probable relación con el clima pueden ayudarnos a paliar sus efectos. Desde el punto de vista de un físico, sería gratificante poder desentrañar misterios como el ciclo de actividad solar. Toda la nueva física resultante de estos estudios se podrá siempre aplicar a otros fenómenos que ocurren en el Universo ya que, no se olviden, el Sol es una de las estrellas más comunes entre los cientos de miles de millones que pululan por el espacio.

ESPECIAL SOL-TIERRA

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Fotomontaje de imágenes del Sol tomadas por el satélite japonés Yohkoh durante cinco años. La primera imagen de la izquierda fue obtenida en 1991, durante un máximo de actividad, mientras que la última de la derecha fue tomada en 1995, durante un mínimo de actividad en el Sol.

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