Cinco preguntas sobre meteorología espacial y sus efectos en la Tierra
El espacio está lleno de patrones meteorológicos dinámicos que pueden tener efectos reales para la vida en la Tierra
Si abres la aplicación del estado del tiempo en tu teléfono o echas un vistazo a las noticias, podrás encontrar rápidamente un detallado pronóstico de las condiciones meteorológicas en tu localidad. Es probable que el informe afecte tu comportamiento durante el día: si te pones sandalias o botas para la nieve, si haces ejercicio bajo techo o corres alrededor de la cuadra, si caminas al trabajo o tomas el autobús.
La meteorología espacial
De manera similar, el espacio está lleno de patrones meteorológicos dinámicos que pueden tener efectos reales para la vida en la Tierra. La meteorología espacial se refiere a las condiciones en el sistema solar producidas por la actividad del Sol.
Así como las condiciones meteorológicas siempre están ocurriendo en la Tierra, la meteorología espacial es continua. Incluso sin una gran actividad solar, los satélites y los sistemas de comunicaciones pueden verse afectados por la variabilidad en la densidad y composición del entorno cercano a la Tierra.
“El espacio no está vacío como solemos pensar”, dijo Alexa Halford, investigadora de física espacial en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “El estudio de las condiciones meteorológicas espaciales en realidad solo es tratar de comprender el entorno espacial que nos rodea, así como tratamos de comprender las condiciones meteorológicas terrestres”.
En su forma más extrema, la meteorología espacial puede interrumpir las comunicaciones por radio y poner en peligro a los astronautas. En el pasado, la actividad en el Sol incluso ha ocasionado temporalmente grandes apagones eléctricos. Pero con los pronósticos y la preparación adecuada, estos efectos perturbadores se pueden evitar en gran medida. Es por eso que la NASA estudia las condiciones meteorológicas espaciales.
Muy diferente de la lluvia o la nieve terrestre promedio, la meteorología espacial en nuestro sistema solar está compuesta por radiación y partículas provenientes del Sol.
El Sol está formado por plasma, el cuarto estado de la materia, súper caliente y cargado eléctricamente. El plasma fluye hacia los planetas constantemente en forma de viento solar, vertiendo energía en el espacio cercano a la Tierra.
Eso no es todo lo que el Sol es capaz de hacer. A veces, en él ocurren fenómenos mucho más dramáticos. Las erupciones solares son explosiones gigantescas en la superficie del Sol, liberando energía que viaja a la velocidad de la luz. Sus efectos en la Tierra son evidentes en ocho minutos. Las eyecciones de masa coronal (EMC) son erupciones de grandes nubes de plasma solar y campos magnéticos provenientes del Sol. Las tormentas geomagnéticas que resultan de estos fenómenos pueden ocurrir uno o varios días después. Las EMC y las erupciones solares también pueden ocurrir al mismo tiempo.
El Sol trabaja en un ciclo solar de once años, y las EMC y las erupciones son más comunes durante la parte media del ciclo solar, llamada máximo solar. Durante el máximo solar, el Sol puede producir varias EMC por día y algunas explosiones verdaderamente masivas por año, dijo Antti Pulkkinen, director de la División de Ciencia Heliofísica en el centro Goddard de la NASA. En comparación, durante el mínimo solar, el Sol puede estar relativamente tranquilo durante períodos de tiempo prolongados. En el ciclo solar 25, se espera que el Sol alcance su máximo solar alrededor del año 2025.
La Tierra tiene un campo magnético grande y fuerte producido por el hierro fundido cargado eléctricamente que se agita en su núcleo. Ese campo mantiene alejada la mayor parte del viento solar cargado que fluye hacia la Tierra, al igual que como funciona un paraguas en una tormenta. El área que se encuentra dentro de la seguridad del campo magnético de la Tierra se llama magnetosfera.
Ilustración del Sol interactuando con la magnetosfera de la Tierra. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/Mary Pat Hrybyk-Keith
Ilustración del Sol interactuando con la magnetosfera de la Tierra. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/Mary Pat Hrybyk-Keith
La magnetosfera de la Tierra es muy grande y fuerte. En el lado alejado del Sol, se extiende a una longitud de cientos de veces el radio de la Tierra, que mide aproximadamente 6.400 kilómetros (4.000 millas). La magnetosfera enfrenta mucha más presión en el lado que mira al Sol, donde se extiende de 6 a 10 veces el radio de la Tierra, es decir, entre unos 40.000 y 64.000 kilómetros (de 25.000 a 40.000 millas).
“La magnetosfera es un escudo protector realmente agradable”, dijo Halford. “Bloquea la mayor parte de la radiación y el mal tiempo que se experimenta en el espacio, pero no todo”.
Otra barrera es la densa atmósfera de la Tierra, que bloquea la radiación dañina de la luz del Sol para que no llegue a la superficie de la Tierra.
Como explica Halford, la protección que ofrece la magnetosfera no es perfecta. Existen tres formas principales en que una explosión en la superficie del Sol puede afectar a la Tierra.
Tormenta de interrupción de las señales de radio. Es más probable que ocurra este tipo de tormenta, generada por energía electromagnética —luz, principalmente en longitudes de onda que son invisibles para los ojos humanos—después de una erupción solar. La luz solo tarda ocho minutos en llegar a la Tierra desde el Sol, por lo que los efectos de este tipo de fenómenos son casi inmediatos. La energía electromagnética liberada en estas erupciones afecta la atmósfera superior de la Tierra —la región por donde viajan las señales de las comunicaciones— y puede causar interrupción de las señales. Un riesgo de la interrupción de las señales de radio es que las radios se suelen utilizar para comunicaciones de emergencia, por ejemplo, para dirigir a las personas durante un terremoto o un huracán. Imagina que una tormenta solar coincide con un desastre natural, cuando las comunicaciones por radio son esenciales para mantener a las personas a salvo. Esto sucedió durante el huracán Irma en septiembre de 2017. Si los operadores son notificados rápidamente, dice Halford, pueden cambiar las frecuencias de radio y evitar la interrupción.
Tormenta de radiación solar. Una tormenta de radiación solar emite un mar de partículas cargadas muy pequeñas que se mueven rápidamente. A su velocidad acelerada, estas partículas transportan mucha energía y pueden penetrar la magnetosfera y poner en peligro a los astronautas y las naves espaciales en la órbita de la Tierra. Para evitar el impacto de la radiación, pueden apagarse los sistemas sensibles en los satélites y los astronautas pueden recibir instrucciones de construir un refugio o trasladarse a secciones mejor blindadas dentro de su nave espacial. Halford compara esto con esconderse en un sótano durante un tornado.
Tormenta geomagnética. De uno a tres días después de una erupción solar, nubes gigantes de plasma —eyecciones de masa coronal— pueden alcanzar la órbita de la Tierra, comprimiendo la magnetosfera. El flujo de partículas cargadas y campos electromagnéticos que ondulan a través de la magnetosfera de la Tierra puede inducir corrientes en muchos sistemas eléctricos importantes en la superficie de la Tierra, incluidas las redes de energía eléctrica. Los principales apagones causados por tormentas geomagnéticas ocurrieron en 1989 y 2003. Halford y Pulkkinen dijeron que en muchos países, incluido Estados Unidos, existen salvaguardias para disminuir la probabilidad de que esto vuelva a suceder.
Diversas agencias vigilan de cerca las condiciones meteorológicas en el espacio. El Centro de Predicción Meteorológica Espacial de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en inglés) es la fuente oficial del gobierno de EE.UU. para los pronósticos meteorológicos espaciales. La división de Heliofísica de la NASA coordina los esfuerzos de investigación con la NOAA, la Fundación Nacional de Ciencias, el Servicio Geológico de EE.UU. y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE.UU. sobre Estrategia y Plan de Acción en Meteorología Espacial Nacional. La división de Heliofísica de la NASA también mantiene una flota de observatorios científicos para observar las erupciones solares y la meteorología espacial dirigida a la Tierra.
Los científicos y las instituciones del gobierno federal monitorean y se preparan para los fenómenos meteorológicos espaciales. Los ingenieros trabajan para construir satélites resistentes a la radiación. Los astronautas podrían necesitar refugiarse durante ciertos fenómenos meteorológicos espaciales. Los operadores de las redes eléctricas pueden implementar salvaguardias contra los efectos de las tormentas geomagnéticas. El gobierno de Estados Unidos mantiene una página web con información sobre qué hacer si las condiciones meteorológicas en el espacio causan una interrupción en el servicio eléctrico u otros daños.
Sin embargo, para la mayoría de las personas, Halford dice que solo hay una cosa que desearían hacer en caso de un fenómeno meteorológico espacial: prepararse para las auroras. Los habitantes cerca de los polos pueden llegar a ver hermosas exhibiciones de luz en el cielo durante una tormenta geomagnética a medida que la pérdida de partículas de la magnetosfera excita las partículas en la atmósfera de la Tierra. Viajar a un lugar con buena vista puede requerir un vuelo aéreo, una reserva de hotel, un chocolate caliente y una manta abrigada.
Por Alison Gold
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland