Cómo Funcionan Las Manchas Solares

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Las manchas solares se explican en este artículo. Aprende sobre las manchas solares.

Los aztecas pensaron que su dios sol tenía marcas en su cara. Los antiguos chinos se referían a ellos como estrellas dentro del orbe solar. Un astrónomo del Renacimiento argumentó que en realidad eran planetas sin descubrir. Hoy en día, algunos creen que su apariencia está vinculada a oleadas de avistamientos de ovnis y actividad paranormal. Otros los ofrecen como una explicación alternativa para el cambio climático causado por el hombre. El resto de nosotros nos preguntamos si son la razón de la caída de llamadas de teléfonos celulares o estaciones de radio plagadas de estática.

Estamos hablando acerca de manchas solares, esas peculiares áreas oscuras que aparecen regularmente en la superficie del sol. Suelen aparecer en parejas o en grupos llamados. cinturones a ambos lados del ecuador del sol, entre 40 grados y 50 grados de latitud norte y sur. Las manchas solares varían enormemente en tamaño, desde menos de 200 millas (32.8 kilómetros) hasta muchas veces el tamaño de la Tierra. Algunas manchas solares pequeñas pueden durar menos de una hora, pero las más grandes pueden durar hasta seis meses. Algunas manchas solares, como una en 2004 que mide 20 veces el tamaño de nuestro planeta, son lo suficientemente grandes como para ser observadas a simple vista. Sin embargo, tenga en cuenta que mirar directamente al sol sin filtrar es una idea extremadamente mala porque puede dañar sus ojos. (Más adelante, exploraremos formas seguras de observar las manchas solares.)

La frecuencia con la que aparecen las manchas solares y su ubicación en la superficie del sol cambia con el tiempo en un patrón llamado ciclo de manchas solares. Para que no pienses que son poco más que caprichos celestiales, las manchas solares y los fenómenos solares relacionados tienen ciertos efectos en la Tierra, si no en las formas en que los entusiastas de los ovnis y los escépticos del cambio climático se imaginan.

En la siguiente sección, discutiremos los procesos físicos que crean las manchas solares.

Causas de manchas solares

Estas manchas solares pueden parecer pequeñas, pero la mayoría son más grandes que el planeta Tierra.

Estas manchas solares pueden parecer pequeñas, pero la mayoría son más grandes que el planeta Tierra.

Las manchas solares nos parecen oscuras porque son más frías que las áreas circundantes en la superficie visible del sol, o fotosfera, que tiene una temperatura de unos 10,000 grados Fahrenheit (5,537.8 grados Celsius). El interior oscuro de una mancha solar, llamado umbría, es aproximadamente 1,600 grados más fresco que el resto de la superficie del sol. Ese interior está rodeado por un área más grande y más ligera llamada penumbra, que es unos 500 grados más fresco que el resto del sol. Las manchas solares son más frías porque son áreas de magnetismo intenso, tan intensas que inhiben el flujo de gases calientes desde el interior del sol hasta su superficie.

Las manchas solares ocurren porque el sol no es un trozo de roca como la Tierra y los planetas interiores, sino una bola de gases calientes que circulan continuamente y que no se mueven en una sola pieza. El interior y el exterior del sol giran por separado; El exterior gira más rápidamente en el ecuador que en los polos solar norte y sur. (Específicamente, un punto en el ecuador tarda 25 días terrestres en circular, mientras que un punto cerca de uno de los polos tarda 36 días en completar su rotación). Con el tiempo, todo ese movimiento desordenado e irregular distorsiona y distorsiona el principal campo magnético del sol. de la misma manera en que las sábanas de la cama se arrugan y se arrugan cuando las arrojas y te vuelves en tu sueño. Los puntos agrupados, que en realidad se retuercen en las líneas del campo magnético, tienen tanto poder magnético que empujan los gases calientes que están debajo de ellos e impiden que el calor suba directamente a la superficie. En otras palabras, se convierten en manchas solares. Debido a que las manchas solares son más frías que el resto de la superficie del sol, se ven más oscuras. Al mismo tiempo, los gases calientes bloqueados por estas manchas solares fluyen hacia las áreas a su alrededor, haciendo que esas áreas sean aún más calientes y brillantes de lo normal. Este contraste hace que las manchas solares se destaquen aún más.

Para un observador en la Tierra, las manchas solares parecen moverse porque la propia superficie del sol se está moviendo (aunque no en una sola pieza, como vimos). El sol tarda mucho más tiempo en completar su rotación que la Tierra, pero como el sol es 100 veces más grande que nuestro planeta, parece que una mancha solar se mueve cuatro veces más rápido que un punto en la Tierra.

La mancha solar promedio es tan grande como la Tierra, pero algunas son realmente enormes. Los científicos los miden comparándolos con el área visible del sol (es decir, la mitad del sol que podemos ver desde la Tierra). La mayor mancha solar registrada en el último siglo ocurrió en 1947. Cubrió 6,132 millonésimas partes del área visible del sol, aproximadamente 18 veces la superficie de la Tierra [fuente: Agencia Espacial Europea].

En la siguiente sección, analizaremos el ciclo de las manchas solares y sus causas.

El ciclo de las manchas solares

El Observatorio Real de Greenwich en Londres ha mantenido registros detallados del tamaño y la ubicación de las manchas solares desde 1874. Estos datos muestran que las manchas solares no aparecen al azar en la superficie del Sol, sino que se concentran en dos bandas de latitud en cada lado del ecuador.. La frecuencia, ubicación e intensidad de las manchas solares dentro de esas bandas también cambia con el tiempo. Aproximadamente cada 11 años, el número de manchas solares aumenta de casi cero a más de 100, y luego vuelve a disminuir a casi cero a medida que comienza un nuevo ciclo. Este patrón se llama ciclo de manchas solares. Desde 1700, los ciclos de manchas solares han variado en longitud entre nueve y 14 años. Al comienzo del ciclo, se forman manchas solares en las latitudes medias del sol. Pero a medida que el ciclo avanza, ocurren más cerca del ecuador.

Según un modelo desarrollado recientemente por el astrónomo Mausumi Dikpati y sus colegas, el ciclo ocurre porque el Sol contiene una especie de cinta transportadora que hace circular un gas caliente y electrificado llamado plasma entre el ecuador del sol y sus polos y luego de vuelta en un período de años.Cuando las manchas solares se forman temprano en un ciclo de manchas solares comienzan a decaer, dejan una especie de huella magnética en el plasma en movimiento debajo de ellas. La cinta transportadora transporta el plasma con esas impresiones magnéticas hacia los polos y luego regresa al sol. Los campos magnéticos dentro del sol se distorsionan y se intensifican aún más antes de que la cinta transportadora envíe el plasma a la superficie cerca del ecuador. Allí, el plasma forma nuevas manchas solares, incluso más potentes.

Los ciclos de manchas solares son asimétricos, la actividad de manchas solares aumenta rápidamente al comienzo de un ciclo y disminuye gradualmente después de eso. El punto donde aparecen las manchas solares y alcanzan su pico de intensidad se llama el máximo solar, ("solar max" para abreviar). El punto bajo, donde casi no hay actividad de manchas solares, se llama el mínimo solar. Los mínimos solares suelen durar varios años, pero a veces duran más tiempo. Por ejemplo, hubo un período entre 1650 y 1710, llamado Mínimo de Maunder, después del astrónomo que lo descubrió, cuando hubo poca o ninguna actividad de manchas solares durante 60 años. (La causa sigue siendo un misterio, aunque algunos astrónomos han teorizado que otras estrellas a veces también pasan por períodos tan largos de inactividad). Maunder también trazó la actividad de las manchas solares en un gráfico, produciendo un diagrama en forma de mariposa en el que los ciclos de manchas solares parecían alas de mariposa Los científicos continúan trabajando en formas de predecir la actividad de las manchas solares, para que podamos enfrentar mejor sus efectos potencialmente perjudiciales en las redes eléctricas y las comunicaciones de radio.

En la siguiente sección, veremos los efectos que tienen las manchas solares en la Tierra.

Efecto de las manchas solares en la Tierra

Las manchas solares están conectadas con otros eventos solares como bengalas y eyecciones de masa coronal (CMEs). Una llamarada solar es una liberación repentina de energía del sol, mientras que una CME en realidad dispara plasma caliente desde el sol al espacio. Aún no se conocen los mecanismos precisos que desencadenan los brotes y las CME, pero cuanto más grande es el grupo de manchas solares, más intenso es el clima solar. Las llamaradas y los CME pueden enviar enormes cantidades de energía y partículas cargadas que chocan con la atmósfera de la Tierra, donde pueden causar tormentas magnéticas que interrumpen o alteran la comunicación por radio y teléfono celular y pueden causar estragos en las redes eléctricas. Durante el máximo solar de 1989, por ejemplo, una sobrecarga de energía provocada por transformadores dañados por la energía solar que formaban parte del sistema de energía Hydro-Quebec. Ese aumento dejó sin electricidad a 6 millones de personas en Canadá y el noreste de los Estados Unidos durante más de nueve horas. Curiosamente, la actividad de las manchas solares en realidad puede ayudar a la recepción de radioaficionados porque el aumento de la radiación hace que la atmósfera doble las frecuencias de radio más altas hacia la Tierra.

El aumento de la radiación que acompaña a una erupción solar es un peligro teórico para la salud de los astronautas, la tripulación y los pasajeros que caminan en el espacio en aviones de alto vuelo, pero no hay pruebas de que la gente se haya enfermado de tal exposición.

No está claro si existe un vínculo entre el clima solar y los cambios en el clima de la Tierra, porque el clima de nuestro planeta está influenciado por muchos otros factores, desde erupciones volcánicas hasta emisiones de gases de efecto invernadero provocadas por el hombre. El mínimo de Maunder en los años 1600 y 1700, cuando casi no hubo actividad de manchas solares, coincidió con un período de bajas temperaturas e inviernos severos en Europa y América del Norte. Sin embargo, los científicos no han podido determinar si los dos fenómenos estaban realmente relacionados, aunque creen que una disminución en las emisiones ultravioleta del sol puede haber provocado el cambio en el clima.

Los observadores de ovnis y los entusiastas paranormales también ven vínculos entre la actividad desconocida y el aumento de las manchas solares, pero puede haber una mayor correlación con la intensidad de la creencia de una persona en los fenómenos místicos.

A continuación, exploraremos cómo los astrónomos estudiaron las manchas solares y desarrollaron teorías sobre ellas.

Cómo puedes observar las manchas solares

Un artículo presentado en la revista Sky & Telescope ofrece una explicación paso a paso de cómo ver las manchas solares de manera segura en su patio trasero. Si tiene un telescopio, puede equiparlo con un filtro solar especial que protegerá sus ojos de la radiación solar y evitará que también dañe su telescopio. También puede proyectar la imagen del sol en una tarjeta o papel blanco que se coloca uno o dos pies detrás del ocular de un telescopio o binoculares en un trípode. Para proteger sus lentes, detenga la apertura del telescopio hasta dos o tres pulgadas cortando un agujero redondo en un pedazo de cartón y encajándolo en la parte frontal del tubo. Apunte el telescopio al sol sin hacer contacto visual, moviendo el tubo hasta que su sombra en el suelo sea más pequeña y observe que la luz llegue a través de la tarjeta o papel blanco [fuente: MacRobert].

La historia de las manchas solares

Los astrónomos en la antigua China notaron manchas solares hace varios miles de años. El I-Ching o "Libro de los Cambios", que se remonta al siglo XII a. C., menciona un "Ri Zhong Jian Mei", que significa "se vio una estrella dentro del sol" en inglés. El primer registro escrito de un avistamiento de manchas solares se remonta al 28 a. C., cuando se notó que "el sol era amarillo al levantarse y se observó un vapor negro tan grande como una moneda en el centro". En el otro lado del mundo, los aztecas, que gobernaron México antes de que los españoles llegaran en el 1500, también prestaron mucha atención al sol. Como discutimos, su mito de la creación presentaba a un dios del sol con una cara marcada.

En Europa, a las personas les cuesta más aceptar la existencia de manchas solares. Eso fue porque todos, incluida la Iglesia Católica, aceptaron la idea del filósofo griego Aristóteles de que los cielos eran perfectos e inmutables. En cambio, cuando apareció una mancha solar grande durante ocho días en A.D.807, descartaron el fenómeno como el paso del planeta Mercurio a través del sol.

Sin embargo, después de que se desarrolló el telescopio a principios de 1600, el astrónomo italiano Galileo y otros vieron claramente que el sol tenía manchas oscuras. El astrónomo y sacerdote católico Christoph Scheiner trató de encontrar una explicación que no contradijera las enseñanzas de la Iglesia; argumentó que las manchas en realidad eran planetas sin descubrir que orbitaban muy cerca del sol y eran visibles solo cuando los planetas estaban frente al sol. A pesar de los intentos de Scheiner, Galileo descubrió correctamente que las manchas solares eran parte del propio sol al estudiar detenidamente el movimiento de las manchas solares a lo largo del tiempo. A mediados de la década de 1700, los astrónomos europeos estaban grabando y compilando sus observaciones de manchas solares a diario.

A medida que los científicos acumulaban más y más datos, comenzaron a notar que la actividad de las manchas solares desarrollaba un patrón. En 1843, el astrónomo S.H. Schwabe fue el primero en describir el ciclo de manchas solares de 11 años.

Desde entonces, los científicos utilizaron una serie de herramientas, incluidos telescopios solares gigantes que fueron especialmente enfriados para observar la luz solar sin ser distorsionados por el calor, para aprender más sobre la física de las manchas solares. El astrónomo George Ellery Hale descubrió la naturaleza magnética de las manchas solares y utilizó ese descubrimiento para probar la existencia de un gran campo magnético en el interior del sol. Más recientemente, los astrónomos han descubierto manchas estelares - Manchas solares en otras estrellas. Una estrella gigante, HD 12545, tiene un lugar 10.000 veces más grande que los lugares más grandes observados en el sol.


Suplemento De Vídeo: Manchas Solares.




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