La aurora boreal suele ser visible sólo en el norte, pero hace dos semanas el cielo nocturno se llenó de relucientes cortinas de luz rosa y verde que se podían ver hasta el sur de Estados Unidos. La gente en Texas y Hawaii salió de sus autos para mirar y tomar fotografías.
La causa de este espectáculo de luces fue una ráfaga de viento solar especialmente fuerte: partículas cargadas eléctricamente disparadas desde el sol a velocidades increíbles. Y hay más por venir a medida que nos acercamos al pico del ciclo solar actual, un período de aumento de tormentas solares que ocurre cada 11 años.
Este es un ejemplo de lo que los científicos llaman “clima espacial”, que se ocupa de la interacción entre el Sol y la Tierra. No todas las consecuencias del clima espacial son agradables y algunas son absolutamente peligrosas. Pero la física detrás de esto es bastante buena. ¡Vamos a ver!
Soplando en el viento
Podríamos pensar que el sol es una gran bola de fuego, pero no lo es. (El fuego es una reacción química entre el oxígeno y el carbono). Lo que en realidad es el sol es un gigantesco reactor de fusión nuclear. En el núcleo, los protones se estrellan entre sí bajo una presión extrema. Estos protones se unen para crear el núcleo de un átomo de helio, con dos protones y dos neutrones. (Dos de los protones se desintegran en neutrones).
Ilustración: Rhett Allain
¡Pero espera! El núcleo de helio tiene menos masa que los cuatro protones con los que empezamos. Esa masa no se pierde: se convierte en energía, según la famosa ecuación de Einstein mi = mc2dónde mi es energía, metro es masa y C es la velocidad de la luz. Ese último número es enorme: la luz viaja a 300.000 kilómetros por segundo y su inmensidad está al cuadrado, lo que significa que incluso una pequeña pérdida de masa crea MUCHA energía. Por eso el sol es tan caliente, con una temperatura central de 27 millones de grados Fahrenheit. Sí, eso es bastante atractivo.
Bajo este calor extremo, los gases en la parte exterior del sol forman un plasma en el que los electrones son arrancados de sus átomos, dejando cargas eléctricas libres (principalmente electrones y protones) dando vueltas. Algunos de ellos se mueven lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitacional del sol. Estas partículas expulsadas son lo que llamamos “viento solar”.
Se puede ver el efecto del viento solar cuando choca contra un cometa. Los cometas son básicamente grandes bolas de nieve sucias que orbitan alrededor del sol en largas elipses. A medida que uno se acerca al sol, su cuerpo helado se sublima y se convierte en gas. Parte de este gas gana suficiente energía para ionizarse (los electrones se liberan de los átomos), dejando un gas cargado eléctricamente. Luego, cuando el viento solar golpea, empuja este gas ionizado, creando una cola que puede tener decenas de millones de kilómetros de largo.
Dato curioso: podrías pensar que la cola se extiende detrás del cometa como una estela de chorro, ¡pero no es así! Se extiende lejos del sol, básicamente de lado a la dirección del movimiento del cometa.
¿Porqué ahora?
Pero, ¿qué causa que el viento solar se excite tanto cada 11 años? Bueno, al igual que la Tierra, el sol tiene un campo magnético, pero es extremadamente inestable. Como el sol no es un objeto sólido, sus diferentes partes giran a diferentes velocidades. Esto hace que su campo magnético se tuerza y deforme, y cada 11 años aproximadamente cambia e invierte la polaridad. Esto sucedió por última vez en 2013 y aquí estamos en 2024.
Estas líneas de campo magnético en movimiento pueden atravesar la superficie, creando manchas solares e impresionantes géiseres de plasma conocidos como erupciones solares. ¿Por qué pasó esto? Cuando las cargas eléctricas giran, un campo magnético puede empujarlas y tirar de ellas. Puedes comprobarlo tú mismo con un cable de cobre y una batería. Si coloca el cable cerca de un imán estacionario y luego conecta los extremos para que fluya corriente, el cable se moverá. Échale un vistazo: