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El secreto de la formación de las manchas solares: ¿por qué son más oscuras que el área circundante?
Las manchas solares, manchas temporales en la superficie del sol que son más oscuras que el área circundante, son uno de los fenómenos solares más conocidos. Aunque visibles principalmente en la fotosfera del sol, las manchas solares a menudo afectan a toda la atmósfera solar. Estas manchas se forman porque la concentración de flujo magnético inhibe la convección, lo que hace que la temperatura de la superficie disminuya. Las manchas solares suelen aparecer en parejas en regiones activas y varían según el ciclo solar de aproximadamente 11 años. La vida útil de una sola mancha solar o de un grupo de manchas solares puede oscilar entre unos pocos días y unos meses, pero eventualmente desaparecerá.
Las manchas solares pueden variar en diámetro desde 16 kilómetros (10 millas) hasta 160.000 kilómetros (100.000 millas), y las manchas solares más grandes son visibles desde la Tierra sin un telescopio.
La mancha solar puede estar moviéndose a cientos de metros por segundo, lo que indica una fuerte actividad magnética. Las manchas solares van acompañadas de fenómenos en otras regiones activas, como bucles coronales, protuberancias y eventos de reconexión, y la mayoría de las erupciones solares y eyecciones de masa coronal (CME) se originan en regiones magnéticamente activas que rodean estos grupos de manchas solares visibles.
La historia de las manchas solares
Los primeros registros de manchas solares se remontan al Libro chino de los cambios, que se completó en el año 800 a.C. En él se describen los "dou" y "mei" observados en la superficie del sol, palabras que hacen referencia al bloqueo de las facetas. La primera observación consciente de manchas solares visibles fue registrada por el astrónomo Gander en el año 364 d.C. Hacia el año 28 a. C., los astrónomos chinos comenzaron a registrar periódicamente las observaciones de manchas solares en registros oficiales. El antiguo erudito griego Teofrasto mencionó explícitamente las manchas solares en el año 300 a.C. Más tarde, el monje inglés John Worcester hizo el registro pictórico más antiguo de las manchas solares en 1128.
En diciembre de 1610, el astrónomo inglés Thomas Harriot utilizó por primera vez un telescopio para observar las manchas solares, seguido en marzo de 1611 por los astrónomos frisones John y David Fabricius.
El descubrimiento de las manchas solares atrajo la atención de muchos astrónomos, incluido el famoso John Hevelius, quien registró 19 grupos de manchas solares durante el Mínimo de Makeda a principios del siglo XVII. A principios del siglo XIX, William Herschel fue uno de los primeros científicos en plantear la hipótesis de que las manchas solares estaban relacionadas con la temperatura de la Tierra, creyendo que ciertas características de las manchas solares representaban el calentamiento de la Tierra.
Propiedades físicas de las manchas solares
Las manchas solares tienen dos estructuras principales: el área de sombra central y el área de penumbra circundante. El área de sombra es la parte más oscura de la mancha solar, donde el campo magnético es más fuerte y está a casi 90 grados perpendicular a la superficie del sol. El área de penumbra es un área relativamente brillante formada por estructuras rectas y el ángulo del campo magnético es mayor que el área de sombra. En un grupo de manchas solares, puede haber múltiples regiones de sombra rodeadas por una única región penumbral continua.
La temperatura de la superficie de las manchas solares es de aproximadamente 3000 a 4500 K, mientras que el material circundante es de aproximadamente 5780 K, por lo que las manchas solares parecen particularmente obvias en la superficie del sol.
Una mancha solar aislada parecerá más brillante que la Luna llena, incluso en comparación con la fotosfera circundante. En algunas manchas solares que se forman y decaen, también pueden aparecer áreas relativamente estrechas de material brillante que penetran o dividen completamente el área de sombra, llamadas puentes de luz. Los campos magnéticos de estos puentes de luz suelen ser más débiles e intensos que los campos magnéticos de la sombra. áreas de la misma altura.
El ciclo de vida de las manchas solares
La aparición de las manchas solares puede durar desde unos pocos días hasta unos meses, pero la vida útil de las áreas activas asociadas a ellas suele ser de unas pocas semanas a unos meses. Las manchas solares se expanden y contraen con el movimiento en la superficie del sol, cuyo diámetro varía entre 16 y 160.000 kilómetros.
La formación y desaparición de las manchas solares
Si bien los detalles de cómo se forman las manchas solares aún son un tema de investigación en curso, los científicos generalmente coinciden en que son manifestaciones visibles de tubos de flujo electromagnético en la troposfera del Sol que penetran en la fotosfera en regiones activas. Debido a que el fuerte campo magnético bloquea la convección, esto reduce el flujo de energía dentro del Sol, seguido de una caída en la temperatura de la superficie.
La forma inicial de las manchas solares es una pequeña área oscura. Con el tiempo, aumentarán de tamaño y se acercarán entre sí, formando estructuras más complejas.
La vida útil de las manchas solares suele oscilar entre unos pocos días y unas pocas semanas. Las manchas solares pueden seguir apareciendo a pesar de la fuerza impulsora de la presión magnética para eliminar la concentración de campos magnéticos. Al observar las ondas acústicas del Sol (heloseismología local), los científicos pudieron desarrollar imágenes de las estructuras tridimensionales debajo de las manchas solares, identificando fuertes corrientes descendentes debajo de cada mancha solar.
Observación y aplicación modernas
Las observaciones de las manchas solares se basan en telescopios solares terrestres y en órbita terrestre que utilizan técnicas de filtrado y proyección para la observación directa. Debido a que mirar directamente al sol puede causar daños permanentes a la visión humana, los astrónomos aficionados generalmente usan filtros protectores u observan a través de imágenes proyectadas. La alta actividad en las manchas solares es una fuente de entusiasmo en la comunidad de radioaficionados porque da como resultado buenas condiciones de propagación ionosférica, lo que resulta en un alcance de radio considerablemente mayor.
Aunque las manchas solares y otros procesos magnéticos tienen muy poco impacto en la radiación solar, la existencia de manchas solares todavía juega un papel importante en la transferencia de energía y momento en la atmósfera solar.
Por lo tanto, el estudio de las manchas solares no es sólo una cuestión de astronomía, sino también una cuestión importante relacionada con las comunicaciones de alta tecnología y el cambio climático terrestre. Entonces, a medida que nuestra comprensión de las manchas solares se profundice, ¿cambiará nuestra visión del sol y sus efectos?
