Significado de viento solar Definición, origen, características, y efectos
Licenciada en Física
Definición formal
El viento solar es un conjunto dinámico de partículas de distintas velocidades, identificando protones, electrones y en menor medida, alfa (núcleos de helio), que el Sol emite continuamente desde su atmósfera exterior, a lo que típicamente se la conoce como corona solar, visible durante los eclipses, y cuyo alcance abarca, al menos, hasta la órbita de Plutón.
La Tierra sería bañada por este flujo constante, de no ser por su campo magnético que actúa como un manto protector y desvía la radiación hacia los cinturones de Van Allen.
La región de influencia del viento solar se conoce como heliosfera, la cual poco a poco se va diluyendo en los confines del Sistema Solar, confundiéndose con la materia interestelar que llena la galaxia. Por lo tanto, los límites de la heliosfera no son precisos, pero se estima que se extiende a una distancia de 100 unidades astronómicas o U.A. (1 U.A. = 150.000.000.000 km), finalizando en la zona denominada heliopausa.
Origen del viento solar
Las partículas de la corona adquieren la energía que necesitan para escapar de la gravedad del Sol de las altas temperaturas imperantes en esta región de la atmósfera solar.
Una gran parte de ellas, sobre todo las de alta velocidad, surge de los agujeros coronales, regiones que lucen como manchas oscuras en la corona solar al ser vistas con rayos X. Allí las líneas del campo magnético solar se distorsionan, facilitando el escape de las partículas cargadas al exterior.
No se conoce a ciencia cierta la causa de las elevadas temperaturas de la corona solar, pero se sabe que aumentan la presión hidrostática, la cual tiende a expandir la corona, sobrepasando así a la gravedad, que la comprime.
En las regiones internas del Sol estas fuerzas están equilibradas, pero como eso no ocurre en la corona, el resultado es que el Sol expele continuamente materia de muy baja densidad, a razón de unos 800 kg/s. Puede parecer una gran cantidad, pero es despreciable comparada con la enorme masa total de la estrella, y apenas la afectará a lo largo de su vida.
Descubrimiento
Eugene Parker, astrofísico de la Universidad de Chicago, propuso en 1958 que el Sol emana sin cesar un flujo de partículas que llena el espacio interplanetario, gracias a la continua expansión de la corona solar. El acuñó el término “viento solar”, publicando su teoría en el trabajo llamado «Dinámica del gas interplanetario y campos magnéticos».
Aunque al principio las ideas de Parker fueron recibidas con desconfianza por la comunidad científica, la confirmación de la existencia del viento solar llegó pronto, a través de los datos transmitidos por las primeras sondas de la NASA y la antigua Unión Soviética, lanzadas a comienzos de los años 60.
Los astrónomos ahora saben que este fenómeno es común a todas las estrellas, por lo que se habla de “viento estelar” para referirse al flujo de partículas cargadas que escapa de una estrella distinta al Sol.
En las estrellas estables, el viento estelar es comparable a una brisa ligera, pero en aquellas próximas a finalizar su ciclo, como Betelgeuse en Orión, es como un verdadero huracán, ya que estos astros pasan por episodios en los cuales expelen violentamente grandes cantidades de materia al espacio. También es posible que los vientos estelares de estrellas muy jóvenes sean bastante más vigorosos que los de una estrella mediana en su plenitud como el Sol.
Características del viento solar
Composición
El viento solar se compone principalmente de protones y electrones, más un 4 % de partículas alfa, que no son otra cosa que núcleos de helio, y un 1% de elementos varios que comprenden carbono, nitrógeno, magnesio, oxígeno, silicio, neón y hierro. Toda esta materia se encuentra en forma de plasma de baja densidad.
Velocidad
Al principio las partículas se mueven lentamente hacia afuera del Sol, pero luego se van acelerando. El rango de velocidades está comprendido entre 300 y 1200 km/s, siendo en promedio de unos 500 km/s en las inmediaciones de la órbita terrestre.
La rapidez de las partículas termina por hacerse constante a medida que el viento solar se aleja del Sol, pero los campos magnéticos de los planetas producen desviaciones en él. Además, los gases del medio interestelar originan rozamientos que hacen que las partículas del viento solar se frenen, alcanzando una rapidez constante llamada rapidez terminal.
Forma
Hasta hace poco tiempo los científicos creían que la heliosfera, que es la capa generada por el viento solar, tenía forma achatada y asimétrica, con una cauda o cola, debido a los campos magnéticos circundantes. Sin embargo, los datos más recientes sugieren que su forma es más bien esférica.
Propiedades eléctricas
El viento solar tiene una elevada conductividad eléctrica, la cual extiende el tamaño de la magnetosfera del Sol hacia el Sistema Solar y le permite interactuar con los campos magnéticos de los planetas.
Efectos del viento solar
El viento solar normalmente no logra llegar hasta la superficie terrestre, gracias a la protección de su campo magnético. Pero en ocasiones la actividad solar impulsa la corriente del viento solar y este produce efectos evidentes, como las auroras polares y las tormentas geomagnéticas.
Además, los planetas con campos magnéticos débiles y atmósferas tenues, como Marte, ven como estas disminuyen todavía más, a causa de la interacción con el viento solar que tiende a barrer las partículas.
Auroras boreales y australes
La actividad solar, que ocurre en un período de 11 años, modula el viento solar, aumentando o disminuyendo el flujo gracias a eyecciones de masa por parte del Sol. Cuando el chorro de partículas, tanto del viento solar como de otros lugares de la galaxia y fuera de ella (radiación cósmica) alcanza la Tierra, interactúa con el campo magnético del planeta y es desviado hacia los cinturones de Van Allen.
Pero si las partículas tienen suficiente velocidad, alcanzan las capas altas de la atmósfera, creando corrientes eléctricas que fluyen en curvas cerradas alrededor de los polos magnéticos terrestres.
El resultado de la interacción entre estas corrientes y las partículas de nitrógeno y oxígeno de la alta atmósfera es la emisión de fotones, traducido en hermosas cortinas de luz conocidas como auroras boreales y auroras australes.
Otros planetas con campos magnéticos propios como Júpiter y Saturno también experimentan auroras en sus polos.
Tormentas geomagnéticas
Una tormenta geomagnética es una alteración del campo magnético terrestre producido por un viento solar inusualmente intenso, dando como resultado interrupciones en las telecomunicaciones, los sistemas de posicionamiento global o, rara vez, daños en los satélites artificiales que orbitan la Tierra. Las redes de distribución eléctrica también pueden verse afectadas.
En ocasiones las tormentas geomagnéticas producen auroras visibles en latitudes alejadas de los polos, como el evento Carrington de 1859, que produjo auroras que se vieron en toda Europa y hasta en Centroamérica.
Cambio en la forma de los cometas
El viento solar modifica la forma de los cometas a medida que estos se acercan al Sol, creando la llamativa cola con la cual se ven desde la Tierra.
Anillos planetarios
Se cree que los planetas interiores no desarrollan anillos debido a la mayor influencia del viento solar, el cual tiene como efecto barrer las partículas que se acercan a la órbita planetaria. En cambio, los planetas exteriores están más alejados del Sol y en consecuencia el viento solar ha perdido algo de su fuerza.
Trabajo publicado en: Abr., 2021.
Ilustraciones: Muratart