Muchas más personas de lo normal en todo el mundo pudieron recientemente ver el luces del norte y del sur arriba a simple vista. Este evento inusual fue provocado por una muy fuerte tormenta solarque afectó el movimiento del campo magnético de la Tierra.
El Sol está alcanzando el punto máximo de actividad en un ciclo de 11 años. Esto significa que podemos esperar más erupciones explosivas de partículas.
En las circunstancias adecuadas, estos son los que finalmente generan las bonitas auroras en el cielo, así como las tormentas geomagnéticas que pueden dañar infraestructuras como redes eléctricas y satélites en órbita.
Entonces, ¿qué está pasando realmente para causar estos fenómenos? Las auroras boreales y australes suelen estar confinadas a latitudes muy altas y muy bajas. Las partículas de alta energía del Sol fluyen hacia la Tierra, guiadas por el campo magnético solar. Se transfieren al campo magnético de la Tierra en un proceso conocido como reconexión.
Estas partículas realmente rápidas y calientes luego corren por las líneas del campo magnético de la Tierra (la dirección de la fuerza de un imán) hasta que chocan con una partícula atmosférica neutra y fría como el oxígeno, el hidrógeno o el nitrógeno. En este punto, parte de esa energía se pierde y esto calienta el ambiente local.
Sin embargo, a las partículas atmosféricas no les gusta ser energéticas, por lo que liberan parte de esta energía en el rango de luz visible. Ahora, dependiendo de qué elemento esté demasiado caliente, verá un conjunto diferente de longitudes de onda (y por lo tanto de colores) emitidos en el rango de luz visible del espectro electromagnético.
Ésta es la fuente de las auroras que podemos ver en latitudes altas y, durante eventos solares fuertes, también en latitudes más bajas.
Los azules y morados de la aurora provienen de nitrógeno, mientras que los verdes y rojos son de oxígeno. Este proceso particular ocurre todo el tiempo, pero debido a que el campo magnético de la Tierra tiene una forma similar a una barra magnéticael área que recibe energía de las partículas entrantes se encuentra en latitudes muy altas y bajas (círculo polar ártico o Antártida en general).
Entonces, ¿qué pasó para permitirnos ver la aurora mucho más al sur, en el hemisferio norte?
Quizás recuerdes en la escuela aspersión de limaduras de hierro en un papel encima de un imán para ver cómo se alinean con el campo magnético. Puedes repetir el experimento varias veces y ver la misma forma cada vez.
El El campo magnético de la Tierra También es constante pero puede comprimirse y liberarse dependiendo de qué tan fuerte sea el Sol. Una forma sencilla de pensar en esto es imaginar dos globos medio inflados presionados entre sí.
Si infla un globo y le agrega más gas, la presión aumentará y empujará el globo más pequeño hacia atrás. A medida que liberas ese gas extra, el globo más pequeño se relaja y empuja hacia afuera.
Para nosotros, cuanto más fuerte es esta presión, más cerca del ecuador se acercan las líneas del campo magnético correspondientes, por lo que se pueden ver las auroras.
Tormentas excepcionales
Aquí es también donde entran los posibles problemas: un campo magnético en movimiento puede generar una corriente en cualquier cosa que conduzca electricidad.
En las infraestructuras modernas, las mayores corrientes se generan en líneas eléctricas, vías de tren y tuberías subterráneas. La velocidad de este movimiento también es importante y se rastrea midiendo qué tan perturbado está el campo magnético con respecto a lo “normal”. Una de esas medidas utilizadas por los investigadores se llama índice de tiempo de tormenta perturbada.
Según esta medida, las tormentas geomagnéticas del 10 y 11 de mayo fueron excepcionalmente fuertes. En una tormenta tan fuerte existe el peligro potencial de que se induzcan corrientes eléctricas.
Las líneas eléctricas corren mayor riesgo, pero se han beneficiado de las protecciones integradas en las centrales eléctricas. Estos han estado en el foco de atención desde el tormenta geomagnética de 1989 que derritió un transformador de energía en Quebec, Canadá, provocando horas de corte de energía.
Mayor riesgo corren las tuberías metálicas que Se corroen cuando pasa una corriente eléctrica a través de ellos.. Este no es un efecto instantáneo, sino que hay una lenta acumulación de material erosionante. Esto puede tener un efecto muy fuerte en la infraestructura, pero es muy difícil de detectar.
Si bien las corrientes en tierra son un problema, lo son aún más. desafío en el espacio. Los satélites tienen una cantidad limitada de conexión a tierra y una sobretensión eléctrica puede destruir instrumentos y comunicaciones.
Cuando un satélite pierde las comunicaciones de esta manera, se le conoce como satélite zombi y, a menudo, se pierde por completo, lo que provoca una pérdida de inversión muy alta.
Los cambios en el campo magnético de la Tierra también pueden afectar la luz que la atraviesa.
No podemos ver este cambio, pero la precisión del sistema de ubicación estilo GPS puede verse fuertemente afectada, ya que la lectura de ubicación depende del tiempo que transcurre entre su dispositivo y un satélite. El aumento en la densidad de electrones (la cantidad de partículas en el camino de la señal) hace que la onda se doble, lo que significa que tarda más en llegar a su dispositivo.
Los mismos cambios también pueden afectar la velocidad de ancho de banda de internet satelital y los cinturones de radiación del planeta. Se trata de un toro de partículas cargadas de alta energía, en su mayoría electrones, a unos 13.000 kilómetros de distancia de la superficie.
A tormenta geomagnética poder empujar estas partículas hacia la atmósfera inferior. Aquí las partículas pueden interferir radio de alta frecuencia (HF) utilizada por aviones y afectar ozono concentraciones.
Las auroras no están confinadas a la Tierra: muchos planetas las tienen y pueden decirnos mucho sobre los campos magnéticos que existen en esos objetos celestes. Un aparato particular utilizado para simular auroras es una “planeterella”, desarrollada por primera vez a principios del siglo XX por un científico noruego. Kristian Birkeland.
Se coloca una esfera magnética (que representa la Tierra) en una cámara de vacío y se simula el viento solar disparando electrones hacia la esfera. Tenemos dos de estos instrumentos en las universidades del Reino Unido y aquí, en la Universidad de Nottingham Trent, recientemente ayudé a un estudiante a construir un versión presupuestaria como proyecto de maestría.
Al alterar la intensidad del campo magnético y la distancia entre los objetos, se puede observar cómo cambian las auroras. La emisión es mayoritariamente violeta, como es de esperar en una atmósfera con un 72% de nitrógeno.
Un fuerte anillo de emisión aparece alrededor de la parte superior, donde se vería la aurora en la Tierra, y este anillo se mueve hacia arriba y hacia abajo en latitud dependiendo de la intensidad del campo magnético.
Como evento natural, las auroras son una maravilla. Pero aún mejor es que con cada tormenta geomagnética fuerte, realizamos mejoras que ayudan a proteger contra daños potenciales de eventos futuros.
Ian WhittakerProfesor Titular de Física, Universidad de Nottingham Trent
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