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Introducción a la Heliofísica (III)
Mª Rosa Martín - rosa_m@aavbae.net

4. MANCHAS, PROTUBERANCIAS Y FULGURACIONES

Antes de pasar a describir los fenómenos solares de las manchas, protuberancias y fulguraciones vamos a explicar el magnetismo solar que las causa.

4.1. El magnetismo solar

Las manchas solares demuestran la existencia de un campo magnético producido por las corrientes eléctricas que circulan en el tercio exterior de la esfera solar.

A principio del ciclo magnético solar, las líneas del campo magnético siguen los meridianos solares. El polo norte tiene una polaridad positiva y el polo sur una polaridad negativa. La rotación diferencial del Sol a distintas latitudes hace que las líneas del campo magnético se estiren.

El efecto se nota más en el ecuador que en los polos, donde la rotación es más rápida. Las líneas magnéticas continúan estirándose y enrollándose sobre sí mismas y alrededor del Sol como gomas elásticas, distorsionándose con respecto a su trazado original de polo a polo. Al mismo tiempo las líneas siguen el movimiento ascendente y descendente de los gases en las corriente de convección. La deformación de las líneas hace que el campo magnético aumente su intensidad en estas zonas.

Las líneas magnéticas comprimen los gases que circulan entre ellas cuando ascienden a la superficie haciendo que disminuyan las corrientes de convección y por tanto la temperatura, causa de la creación de las manchas solares. Finalmente, las líneas atraviesan la superficie solar y forman bucles en los que las líneas de fuerza salen de una zona con polaridad positiva y vuelven a entrar por una zona de polaridad negativa, formando la corona solar al confinar sus gases y las fulguraciones y erupciones. A unos 400.000 km. de altura producen aberturas en la corona y son arrastrados hacia el espacio por el viento solar. Cuando el máximo del ciclo solar es alcanzado (al cabo de 11 años), las líneas del campo magnético comienzan a desenrollarse y el Sol vuelve al estado de magnetismo y actividad mínimos.

 

4.2. Las manchas solares y las fáculas

Las manchas solares aparecen en la fotosfera. Son regiones más oscuras y frías que la superficie solar. En una mancha se distinguen dos zonas, la umbra, que es la zona más fría, y la penumbra, zona más clara que la anterior.

Las manchas se ven más oscuras porque tienen una temperatura inferior a la del resto de la fotosfera, en realidad sólo son oscuras en comparación con el resto del Sol ya que algunas manchas pueden alcanzar un brillo diez veces superior al de la Luna. La umbra suele tener unos 4200°K, mientras que la fotosfera ronda los 5800°K.

Las manchas presentan distintas morfologías. Generalmente aparecen en dúos con polaridad magnética contraria, estos dúos tienden a aumentar su tamaño y su número a lo largo de los días, dando lugar a grupos. Los grupos que más se desarrollan pueden tener una esperanza de vida hasta dos meses, aunque lo más normal es que los grupos tengan una vida más simple y corta.

Muchas veces las manchas solares pueden observarse rodeadas de una zona brillante denominada fácula. Estas fáculas son más visibles en los bordes del disco solar donde el contraste es mayor que en el centro. Existe una relación entre las fáculas y las manchas. Así, todas las manchas solares están asociadas a una fácula, pero no todas las fáculas llegan a convertirse en manchas.

Las fáculas tienen una temperatura superior a la de las regiones adyacentes de entre 200°K y 300°K. El origen de las fáculas también está relacionado con el magnetismo solar. En general, la convección es frenada por rozamiento provocado por la materia que asciende. En las fáculas, el campo magnético es más intenso y obliga a la materia a moverse por sus líneas de fuerza disminuyendo el rozamiento y aumentando el flujo de materia y energía que llega a la superficie. El aumento de energía hace que la materia alcance mayor altitud en la fotosfera. Las fáculas son fenómenos muy estables. Existe un fenómeno similar al de las fáculas en la cromosfera que se denomina playas. Estas playas son más extensas que las fáculas.

4.3. Las protuberancias

Durante los eclipses solares o bien tapando el disco solar con un filtro o pantalla especial se pueden ver las protuberancias solares. Engeneral, las protuberancias se presentan como inmensas columnas ardientes de color rojo profundo que pueden llegar a medir centenares de miles de km.

Con frecuencia las protuberancias se curvan hasta formar un arco debido a que están formadas por partículas altamente ionizadas que se mantienen alrededor de los campos magnéticos que rodean a las manchas. Las protuberancias también pueden alcanzar una disposición arborescente, en forma de tronco con ramas.

Por lo general, las protuberancias parten de la cromosfera y ascienden por gran parte de la corona. En comparación con la materia que las rodea, son masas de gas más frías y densas. Su temperatura ronda los 10.000°K y son unas100 veces más densas que el resto de la corona. Existen dos tipos de protuberancias. Las protuberancias; estáticas o quiescentes.

Son arcos de materia que suelen formarse por encima de los campos magnéticosde las grandes manchas y pueden durar varios días. Las protuberancias eruptivas están relacionadas con las fulguraciones, suponen la expulsión de materia hacia el espacio exterior a grandes velocidades. Su vida es más breve que la de las protuberancias quiescentes.

4.4. Las fulguraciones

Las fulguraciones se originan en la fotosfera. Se encuentran asociadas a grandes estallidos de energía acumulada en un bucle magnético cuya inestabilidad en aumento provoca su erupción. Este estallido lanza al espacio rayos X, rayos gamma y partículas de alta energía que alcanzarán la Tierra en horas o días.

Esta lluvia de partículas puede provocar daños en los satélites artificiales, inducción de corrientes en las líneas de tendidoeléctrico e incluso causar perturbaciones en las capas superiores de la atmósfera, alterando las transmisiones de onda corta e interrumpiendo las comunicaciones por radio.

También se pueden producir perturbaciones en el campo magnético terrestre haciendo que las brújulas tenga un comportamiento anómalo e incluso que animales como las palomas mensajeras pierdan temporalmente su sentido de la orientación. Otro efecto de las fulguraciones son las auroras boreales. Estas son causadas por la interacción de los campos magnéticos del Sol y de la Tierra.

Cuando se produce una fulguración, las partículas de gran energía lanzadas (viento solar) producen una intensa corriente inducida en el campo magnético de la Tierra que excita los átomos de la atmósfera superior. Estos átomos emiten luz de determinados colores: verde los de oxígeno, rojo los de nitrógeno, etc. Cuando las tormentas magnéticas son extremadamente fuertes, la distorsión sobre el campo magnético terrestre puede ser tan grande que las auroras boreales se extiendan hasta latitudes más bajas desde donde, normalmente, no pueden ser vistas.

Mª Rosa Martín - rosa_m@aavbae.net