Aproximadamente cada 11 años, el campo magnético del Sol se invierte por completo – el polo norte magnético cambia al sur, y viceversa. Es como si una barra de imán lentamente perdiese su campo magnético y lo recuperase en la dirección opuesta, de modo que el lado positivo se convierte en el lado negativo. Pero, por supuesto, el sol no es un sencillo imán de barra y las causas de la inversión, por no mencionar la compleja tracería de campos magnéticos en movimiento en todo el ciclo de once años, no son fáciles de trazar.
 |
| Imagen: En el año 2008 en el Hemisferio norte del sol (izquierda) Hinude observó grandes manchas de polaridad negativa, que se muestran en color naranja. En 2011, la misma zona mostraba manchas mucho más pequeñas y una distribución más equitativa de las regiones positivas y negativas (en azul). Crédito: JAXA/Hinode. |
Cartografiar esos campos, sin embargo, es una parte crucial de la comprensión de cómo – y, a su vez, cuándo – el sol ejercerá su próxima inversión. Esta inversión coincide con la mayor actividad solar vista en el sol en cualquier ciclo dado, conocido como “máximo solar”.
Mientras que el ciclo se desarrolla con una regularidad aparente cada 11 años, en los dos próximos artículos científicos destacarán cuán asimétrico es este proceso en realidad. En la actualidad la polaridad en el norte del sol parece haber disminuido cerca de cero – es decir, que parece estar en su tapa de inversión polar del norte magnético hacia el sur -, pero la polaridad en el sur recién está comenzando a disminuir.
“En este momento, hay un desequilibrio entre el polo norte y el sur”, dice Jonathan Cirtain, un científico espacial en la NASA del Centro de Vuelo Espacial Marshall en Huntsville, Alabama, quien también es científico de proyecto de la NASA de una misión japonesa solar llamada Hinode. “El norte ya está en transición, muy por delante del polo sur, y no entendemos por qué.”
 |
| Hinode/Solar B – dibujo de arte conceptual. Representación artística de SOLAR-B (Hinode) |
La nave Solar-B girará alrededor de la Tierra en una órbita sincronizada con el sol por lo menos durante tres años. Esta es una órbita polar, en lugar de ecuatorial, y permitirá a los instrumentos permanecer con luz solar continua durante nueve meses de cada año. En conjunto, tres instrumentos científicos de Solar-B – el Solar Optical Telescope Focal Plane Package (el paquete de plano focal del telecopio óptico solar), el X-ray Telescope (telescopio de rayos X) y el Extreme Ultraviolet Imaging Spectrometer (Espectrómetro de imagen ultravioleta extrema) – registrarán cómo la energía almacenada en el campo magnético del Sol se libera en forma que el campo se eleva hacia la atmósfera exterior del sol.
Uno de los dos documentos se basa en datos de Hinode, que muestra la observación directa de este cambio polar. El otro trabajo hace uso de una nueva técnica de observación de la radiación de microondas de la atmósfera polar del sol para inferir la actividad magnética en la superficie. La asimetría descrita en los documentos desmiente los modelos del sol que asumen que las polaridades del norte y sur del Sol cambian al mismo tiempo. Además, ambos trabajos coinciden en que el cambio es inminente en el polo norte, con suficiente antelación de las predicciones generales que el máximo solar de este ciclo tendrán lugar en 2013. Por último, los resultados directos de Hinode también sugieren la necesidad de volver a examinar otros determinados modelos solares.
La medición de la actividad magnética cerca de los polos no es fácil porque todos nuestros telescopios solares ven el sol aproximadamente en su ecuador, que ofrece sólo una vista oblicua de los polos, cuando se requiere una visión de arriba hacia abajo para medidas magnéticas precisas. El Hinode puede observar esta actividad cada año con su Telescopio Óptico Solar de alta resolución que puede asignar los campos magnéticos cuando se observan desde cerca del ecuador. La técnica de radiación de microondas descrita en el segundo artículo hace uso del descubrimiento en 2003 que a medida que el sol se mueve hacia el máximo solar, las erupciones gigantescas en el Sol, llamadas erupciones prominentes – que durante el mínimo solar, se concentran en las latitudes más bajas solares – comienzan a viajar hacia latitudes más altas cercanas a los polos. Además, el brillo polar en las longitudes de onda de microondas disminuye a valores muy bajos.
 |
| Estas imágenes del Hinode muestran magnetismo en el hemisferio sur en 2009 (izquierda) y 2011 (derecha). Los grandes ‘parches’ azules muestran las regiones de polaridad positiva, que siguen estando presentes incluso en el año 2011. Crédito: JAXA/Hinode. |
“Estas gigantes erupciones se asocian con una mayor actividad solar, como las eyecciones de masa coronal o CMEs, por lo que las CME procedentes de latitudes más altas, también apuntan a un máximo solar próximo”, dice Nat Gopalswamy. Gopalswamy es un científico solar en el Centro Goddard de Vuelo Espacial en Greenbelt, Maryland, quien es el autor principal del artículo de observaciones de microondas, que fue aceptado por The Astrophysical Journal el 11 de abril de 2012. “Cuando comenzamos a ver las gigantes erupciones por encima de 60 grados de latitud en el sol, entonces sabemos que estamos llegando a un máximo solar”.
Para ver las gigantes erupciones, Gopalswamy y su equipo utilizaron observaciones del Nobeyama Solar Radio Observatory Telescopes de Japón y la misión conjunta ESA/NASA del Solar Heliospheric Observatory (SOHO). Ellos vieron el sol en las longitudes de onda de microondas – que se utilizan para observar el área de la atmósfera del Sol, justo encima de la superficie, conocida como cromosfera. Gopalswamy creó técnicas precisas para utilizar dicha radiación de microondas para medir la intensidad de la actividad magnética en la superficie del Sol en los polos. Mediante la cartografía de la luminosidad de la radiación de microondas a través de la cromosfera, los científicos demostraron que la intensidad en el polo norte ya ha caído hasta el umbral que se alcanzó en el ciclo del último máximo solar, lo que sugiere la aparición de máximo solar allí. Esto está respaldado por el hecho de que las grandes erupciones se producen también en las altas latitudes en el norte. La actividad de erupciones en la mitad sur del sol, sin embargo, recién está comenzando a aumentar – el primer CME ocurrido allí a comienzos de marzo de 2012.
Los datos del Hinode, también muestran esta diferencia entre el norte y el sur. Los resultados del Hinode son reportados por un equipo japonés, dirigido por Daikou Shiota un científico solar en el RIKEN Institute of Physics and Chemical Research, y se presentaron recientemente a la revista The Astrophysical Journal para su publicación. Shiota y su equipo utilizaron el Hinode para observar el mapa magnético de los polos de cada mes desde septiembre de 2008. Los primeros mapas mostraron concentraciones grandes y fuertes de los campos magnéticos que son casi todos negativos en su polaridad magnética. Mapas recientes, sin embargo, muestran una imagen diferente. No sólo son los ‘parches’ de magnetismo más pequeños y débiles, sino que ahora hay una gran cantidad de polaridad positiva visible también. Lo que una vez señaló a un polo norte fuertemente negativo, es ahora un débil magnetizado, mezclado polo que se convertirá en neutro – lo que ocurrirá durante el máximo solar – dentro del mes de acuerdo a las predicciones del equipo.
“Esta es la primera observación directa de esta inversión de campo”, dice Cirtain. “Y es muy importante para entender cómo el magnetismo del Sol genera el ciclo solar.”
Ted Tarbell es el investigador principal para el Telescopio Óptico Solar del Hinode en Lockheed Martin en Palo Alto, California, y señala que las mediciones directas mostraron el progreso de la inversión de los polos, y resalta la parte anterior del ciclo en 2008. Los modelos típicos de inversión magnética, sugieren que a medida que las regiones activas giran alrededor del ecuador, su superior, borde de salida – que es casi siempre de la polaridad opuesta del polo de su hemisferio – tienden al alza, eventualmente dominando el status quo y volviendo lo positivo a negativo o lo negativo a positivo. Los datos del Hinode muestran que esta transición en el norte comenzó antes de que tal deriva haya tenido la oportunidad de que se produzca.
“Esta es una de las cosas más interesantes de este trabajo del Hinode para mí”, dice Tarbell. “¿Cómo comenzó la inversión de los polos tan temprano, a pesar de que el inicio del ciclo solar, es decir, el aumento de la actividad en latitudes más bajas, no había empezado todavía?”
Tarbell piensa que estas observaciones significan que este modelo también puede ser necesario volver a examinarse.
Estos ajustes a los modelos, por supuesto, se espera siempre que datos nuevos y mejores se recojan. De hecho, David Hathaway, quien es científico solar en Marshall de la NASA , y que es co-autor del artículo observaciones de microondas en el artículo junto a Gopalswamy, señala que la idea de que existen asimetrías en el sol no es completamente nueva. Otros trabajos han subrayado recientemente los síntomas de esta asimetría, que mide, por ejemplo, más manchas solares en el hemisferio norte que en el sur por el momento. “Pero la mayoría de los modelos bien desarrollados no incorporan la asimetría en ellos”, dice Hathaway. “Modelos más complicados que incorporan las asimetrías existen, pero tienen otras formas en las que no se adaptan a las observaciones.”
La continuación del estudio sobre estas diferencias, utilizando los mejores observatorios, así como nuevas técnicas de análisis ayudará a ampliar y mejorar nuestra comprensión del sol, su ciclo de 11 años, y las grandes erupciones que se producen en su superficie.
Los científicos también mantendrán sus ojos en el actual ciclo – Ciclo Solar numerado como el 24 – debido a un cambio polar en el norte que se produce antes de lo esperado implica también que esto puede ser un ciclo bastante pequeño en términos del número de manchas solares y la cantidad de actividad solar.
Tierra y Sol inversión del campo magnético
Cuando llega el máximo solar y manchas solares aparecen en la cara del Sol, el campo magnético de nuestra estrella comienza a cambiar. Las manchas solares son lugares donde intensos bucles magnéticos – cientos de veces más fuertes que el campo dipolar ambiental – se asoman hacia la fotosfera.
“Los flujos meridionales sobre la superficie del Sol arrastran los campos magnéticos de las manchas solares de latitudes medias de los polos del Sol”, explica Hathaway. “Los polos acaban invirtiéndose debido a que estas corrientes transportan el flujo magnético del sur al polo norte magnético, y el flujo del norte hacia el polo sur magnético.” El campo dipolar se debilita uniformemente conforme el flujo opuestamente dirigido se acumula en los polos del Sol hasta que, a la altura del máximo solar, los polos magnéticos cambian la polaridad y comienzan a crecer en una nueva dirección.
Fuente y autor: phys.org * Skyywatcher88 * thetruthbehindthescenes.org