Francis en #rosavientos: El riesgo de las supertormentas geomagnéticas

Dibujo20141026 cartoon summarizing current understanding physical processes heliopause - sciencedirect

Mi sección Eureka en el programa La Rosa de los Vientos de Onda Cero se integró en el audio del Especial: El miedo al fin del mundo, me puedes escuchar aquí a partir del minuto 26:00 hasta 36:30. Como siempre una transcripción libre del audio, con adendas, enlaces y figuras.

Uno de los mayores riesgos a los que está sometido nuestra civilización tecnológica son las (super)tormentas solares. Pueden dañar gravemente las comunicaciones vía satélite, las redes transmisión eléctrica de potencia y con ellas otras infraestructuras. ¿Realmente son tan peligrosas como las pintan? El impacto de las tormentas solares sobre una civilización tecnológica se conoce desde mediados del siglo XIX, cuando ocurrió la tormenta geomagnética más intensa de los últimos dos siglos, en septiembre de 1859, que se llama evento Carrington en honor a Richard Carrington, uno de los dos astrónomos que observaron la llamarada solar que inició el evento (y que marcó el descubrimiento de estas erupciones solares). La supertormenta comenzó unas 17 horas después de la llamarada solar y sus efectos se sintieron en la Tierra entre 36 y 48 horas según el lugar. La tormenta indujo fuertes corrientes eléctricas en los sistemas de telégrafo, que eran el sistema de comunicación más avanzada de la época, produciendo cortes del servicio. Hay indicios de que fue el mayor evento de los últimos 450 años. Quizás dé miedo, pero el impacto real del evento fue modesto (una simpe interrupción de los servicios de telégrafo) en el siglo XIX.

R. C. Carrington, «Description of a Singular Appearance seen in the Sun on September 1, 1859,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 20: 13-15, 1859; M.A. Shea et al., «Solar proton events for 450 years: The Carrington event in perspective,» Advances in Space Research 38: 232-238, 2006; D.F. Smart et al., «The Carrington event: Possible solar proton intensity–time profile,» Advances in Space Research 38: 215-225, 2006; E. W. Cliver, L. Svalgaard, «The 1859 Solar–Terrestrial Disturbance And the Current Limits of Extreme Space Weather Activity,» Solar Physics 224: 407-422, 2004 [PDF].

Dibujo20141026 Systems that can be impacted by Solar Storms - NASA - Bell Labs

Hoy en día el impacto hubiera sido mucho mayor por los avances tecnológicos actuales. ¿Qué podemos esperar de un evento de este tipo? Estimar las consecuencias económicas y sociales es difícil, porque no ha habido ningún evento tan intenso en los últimos 50 años. Se cree que un evento tipo Carrington podría dañar gravemente la red de transmisión eléctrica de alta potencia, y la infraestructura de satélites en el espacio para comunicaciones, navegación y vigilancia. Se estima un daño económico global en pérdidas de decenas de miles de millones de euros. Nuestra civilización conforme pasa el tiempo se vuelve cada vez más sensible a estas supertormentas. Cada vez dependemos más de los satélites y de los sistemas basados ​​en el espacio, tanto públicos como comerciales, para una amplia gama de servicios críticos, incluyendo comunicaciones, navegación, meteorología, medio ambiente y supervisión de la seguridad. Además, nuestra dependencia de la energía eléctrica es cada vez mayor en ferrocarriles, fábricas y calefacción doméstica. Las tormentas geomagnéticas inducen campos y corrientes eléctricas grandes que pueden fluir por la red de transporte energía entre los puntos donde la red tiene conexiones a tierra. Estas corrientes inducidas geomagnéticamente puede reducir la potencia entregada por el funcionamiento de red desequilibrio. En los peores casos, pueden degradar y destruir dispositivos tales transformadores través de la calefacción.

M.A. Hapgood, «Towards a scientific understanding of the risk from extreme space weather,» Advances in Space Research 47: 2059–2072, 2011;

Dibujo20141026 carrington 1859 sunspot
Mancha solar observada por Carrington en 1859 (dibujada por él mismo).

Las consecuencias pueden ser muy graves, quizás un riesgo global para nuestra economía y para nuestra sociedad. ¿Estamos preparados para una supertormenta solar tipo Carrington? Se ha investigado mucho en cómo minimizar el impacto de una supertormenta solar para reducir sus efectos sobre los tendidos de red eléctrica, los satélites de comunicaciones, los aviones y sus pasajeros, las señales de los sistemas de GPS, los teléfonos móviles y otros. El consenso científico es que una supertormenta es inevitable y tarde o temprano ocurrirá (en menos de 250 años con una probabilidad del 95% y en menos de 50 años con probabilidad del 50%). Se ha aprendido mucho de las tormentas solares de 1956, agosto 1972, octubre 1989 y octubre 2003. Los satélites que observan el Sol permiten detectar de forma temprana una nueva tormenta, alertar de su llegada a la Tierra con varias horas de antelación, estimar su intensidad y facilitar que los sistemas se adecuen (por ejemplo, apagando satélites de comunicaciones, cortando la comunicación entre ciertos hubs de la red eléctrica, etc.) para minimizar sus efectos. Se han desarrollado enfoques de ingeniería que minimizan el riesgo y mucho impacto en la Tierra. Pero todavía hay que mejorar muchas infraestructuras para protegerlas o mitigar los riesgos. La prevención es clave y aunque aún hace falta mucha investigación en este tema, se han realizado importantes progresos en la última década. Sobre todo porque el llamado «tiempo meteorológico espacial» al igual que el tiempo meteorológico en la troposfera es episódico y casi imposible de predecir. Durante largos periodos las condiciones son tranquilas, con tormentas geomagnéticas de efectos modestos. Pero aunque los eventos extremos son raros, ocurren, y hay que estar preparados para mitigar sus efectos.

Dibujo20141026 electroject conditions over north america - hydro quebec collapse 1989 - metatech

¿Nos puedes poner algunos ejemplos históricos de tormentas geomagnéticas severas? La cercanía de la Tierra al Sol es esencial para la vida, pero también nos expone al viento solar. La magnetosfera creada por el campo magnético de la Tierra mantiene el viento solar lejos de la mayor parte de la atmósfera. Sin embargo, juega un doble papel. Por un lado, actúa como un escudo que protege a la Tierra. Pero por otro lado, actúa como una antena, un colector de energía, del viento solar, cuando se produce una reconexión magnética en su frontera, la llamada magnetopausa; este fenómeno permite que la energía del viento solar cruce la magnetopausa y alcance la atmósfera generando fenómenos como las auroras boreales y australes. Sin embargo, también puede agravar las consecuencias de las erupciones solares que alcanzan la Tierra y producen tormentas geomagnéticas. El NGDC (National Geophysical Data Center) de EEUU evalúa la intensidad de una tormenta geomagnética con el llamado índice de actividad auroral o índice aa de Mayaud (1973), del que se disponen datos desde 1868. Hoy en día los valores del índice aa cada 3 horas. El valor medio cada 24 horas se llama índice aa*. Una tormenta dura mientras el valor de aa* sea mayor que 60. La intensidad total de una tormenta se mide por el valor máximo del índice aa*, es decir, el índice aa*MAX. En los últimos 40 años la tormenta más intensa fue en marzo de 1989, con un aa*MAX de 441; otros eventos fuertes fueron en septiembre de 1941 (aa*MAX = 429) y marzo de 1940 (aa*MAX = 377). El evento de 1989 fue famoso porque provocó un corte del suministro eléctrico en Quebec, Canadá.

Dibujo20141026 solar storms - intensity - sunspot cycles - briggs - 2008

El evento de Carrington de 1859, ¿que valor del índice aa*MAX tenía? Este índice se empezó a usar en 1868 y no existía cuando se produjo el evento de Carrington. Se sabe que su índice aa*MAX fue superior a 500, pero no se conoce el valor exacto. Otra manera de medir la intensidad del campo geomagnético es usar nanoteslas por minuto. Las supertormentas geomagnéticas como el evento Carrington superan el nivel de 5000 nT/min. En los últimos 150 años sólo han ocurrido dos supertormentas, además de la de Carrington de 1859, la supertormenta de 1921. Por ello se cree que hay una supertormenta, más o menos, una vez cada siglo, aunque podría ser una vez cada dos siglos. Muchos expertos creen que la siguiente será en los próximos lustros porque no ocurre ninguna desde hace 93 años. Las tormentas solares moderadas, que superan los 2400 nT/min, ocurren una vez cada 30 años; las últimas fueron en 1972, 1958 y 1940. Hace 42 años que no ocurre ninguna, por lo que muchos expertos esperaban una durante 2011-2012 que era el máximo del presente ciclo solar, pero no ha ocurrido. Si ahora mismo se produjera un evento de tipo Carrington se cree que podría dañar a unos 900 satélites de comunicación en órbita (cuya reposición costaría en el mejor caso unos 30 millones de euroes y en el peor caso unos 50 mil millones de euros). Desde 1921 han pasado unos 94 años, con lo que algunos expertos creen que en los próximos lustros podría haber un evento similar.

Dibujo20141026 solar flare - trace space probe image - charged particles in magnetic field lines - sci am

¿Qué es una tormenta geomagnética? Se llama tormenta geomagnética a la perturbación de la magnetosfera terrestre asociada a tres posibles causas de origen solar: una eyección de masa coronal, que provoca las tormentas más severas, un agujero en la corona solar o una llamarada solar. Estos fenómenos provocan que en el viento solar (formado por partículas cargadas, sobre todo electrones y protones) se produzca una onda de choque que puede encontrarse con la Tierra en su camino entre 24 y 36 horas después del suceso coronal. Como sólo ocurre cuando la Tierra se cruza en el camino de la onda de choque. Las tormentas geomagnéticas duran de 24 a 48 horas, aunque pueden prolongarse varios días. Las tormentas geomagnéticas suelen estar asociadas a periodos de máxima actividad solar, que ocurren cada 11 años, aunque algunas se han observado durante los mínimos del ciclo solar. El efecto depende de si el campo magnético de la tormenta está orientado al norte, con lo que será inofensiva para la magnetosfera, o al sur, en cuyo caso puede provocar daños en la atmósfera y la superficie terrestre.

M. I. Desai, D. Burgess, «Particle acceleration at coronal mass ejection–driven interplanetary shocks and the Earth’s bow shock,» Journal of Geophysical Research 113: A00B06, 2008; Gordon D. Holman, «The Mysterious Origins of Solar Flares. New observations are beginning to reveal what triggers these huge explosions of the sun’s atmosphere,» Scientific American, April 2006, pp. 38-45  («El origen de las fulguraciones solares,» Investigación y Ciencia, 358, Julio 2016).

Dibujo20141026 magnetic reconnections - energy source for solar flares - sci am 2006

¿Cuál es el origen de las eyecciones de masa coronal y de las erupciones solares? El fenómeno es complicado de explicar sin gráficos pero se denomina reconexión magnética. Se llama así al reordenamiento de las líneas de campo magnético cuando dos campos magnéticos opuestos se acercan. Este reordenamiento está acompañado de una liberación espontánea de la energía almacenada en los campos originales dirigidos de forma opuesta. En el Sol, la reconexión magnética puede comenzar por una pequeña curva en el campo magnético que poco a poco se va cerrando sobre sí misma. Las líneas de campo de fuerza se ven cada vez más curvadas hasta que de repente cortan la curva, volviendo a la forma original. Sin embargo queda una parte sin conexión en forma de anillo. Este campo magnético en forma de anillo y el material que este contiene se pueden expandir violentamente hacia el exterior formando la eyección de masa coronaria. Esto también explica por qué estos fenómenos ocurren desde los puntos donde el campo magnético solar es mucho más fuerte que la media.

Dibujo20141026 sunspot AA AR 12192 - sunspot 2192 - paco bellido - mizar blogalia com

¿Cómo está el Sol ahora mismo? El máximo de actividad del ciclo solar actual fue entre 2011 y 2012. Fue bastante tranquilo en cuanto a tormentas geomagnéticas. Ahora mismo hay una gran mancha solar (llamada NOAA AR 12192, pero más conocida como 2192) que se ha convertido en la mayor del presente ciclo solar. Esta región activa ha provocado dos erupciones solares de clase X, las de máxima intensidad. Hoy sábado la mancha 2192 tenía unas dimensiones de 2700 MH (millonésimas del hemisferio solar visible), es decir, era enorme, la Tierra ocupa una superficie de 169 MH (luego son casi 16 Tierras). La mancha solar más grande registrada fue en abril de 1947, una mancha el triple de grande que la mancha 2192. En los próximos días se esperan más erupciones solares de clase X, con la posibilidad de que alguna eyección de masa coronal pueda venir dirigida hacia a la Tierra y cree problemas. Todos los sistemas de  alerta están preparados para tomar las medidas oportunas en su caso.

Más información en Paco Bellido, «La mayor mancha de los últimos 24 años,» El beso de la Luna, 25 Oct 2014.



6 Comentarios

  1. Hola. El articulo bien, pero lamento que un divulgador de la ciencia colabore en un programa de la calaña de «La rosa de los vientos» dirigido por Bruno Cardeñosa, conocido periodista dedicado a las pseudociencias.
    Creo que gente como tú colabore en programa como éste o como Tercer Milenio o Cuarto Milenio, hacen un flaco favor a la divulgacion de la ciencia. Estos programas que mezclan ciencia con temas como OVNIS, extraterrestres, etc(solo tienes que ver la biografia del Sr. Cardeñosa) llevan a los oyentes a pensar que todo lo que cuentan es ciencia, ya que al fin y al cabo, alli colaboran cientificos. En fin, LAMENTABLE. Luego no os quejeis que la gente piense que no hemos ido a la Luna, crea en espiritus, etc.
    http://es.wikipedia.org/wiki/Bruno_Cardeñosa

      1. Hola de nuevo. Pues siento discrepar contigo. Creo que no se puede divulgar ciencia en programas pseudocientificos. Se mete en el mismo saco a la ciencia y a la pseudociencia y eso crea confusión en la gente, porque ademas la mayoria de oyentes de este tipo de programas se creen todas esas cosas de OVNIS, espiritus, etc, etc.

        1. En el Discovery Channel hay programas sobre OVNIs o la Atlántida. Eso me parece realmente contraproducente y peligroso, porque quien ve esos programas está buscando material informativo y puede darle esa pátina de verosimilitud a chorradas (y las he oído de primera mano diciendo «¡Pero que ha salido en el Discovery Channel!»).

          Que quien vea Cuarto Milenio o escuche LRDLV escuche sobre el origen del SIDA, o por qué es difícil encontrar una vacuna del Ébola, o sobre las eyecciones solares o el Bosón de Higgs, me parece remar en la dirección correcta. Por ejemplo:
          * Se dará cuenta (o no, pero si es que no tampoco se pierde nada) de que el idioma es distinto y cuando se habla de ciencia nada es «tan fácil»,
          * Puede encontrarse (o no, pero si es que no tampoco se pierde nada) con que la explicación es incompatible con lo que se haya hablado del tema en otra ocasión (por ejemplo, conspiranoias sobre el SIDA o la llegada a la Luna), quedándose con esta versión por ser «científica» o expandir más del tema en sitios que suenen coherentes con lo que ha oído.

          En resumen, siempre será mejor que la audiencia reciba un 90% de pamplinas que un 100%. Si no escucha voces discordantes a ciertos fenómenos, si le parece que todo es «mágico» sin saber a qué suena el conocimiento (y los «no lo sabemos» en lugar de «probablemente, aliens»), entonces será peor. Esos espectadores ya se iban a creer el contenido del programa con o sin Francis (y si no se lo creían antes, también sabrán discriminar ahora).

          1. Pues Emilio el ejemplo que pones de Discovery Channel o incluso National Geographic Channel que tambien tiene ese tipo de programas), creo que se puede extrapolar a Cuarto Milenio o LRDLV. Es mezclar churras con merinas. Solo hay que ver el historial del Sr. Cardeñosa o de Jimenez.
            Por ejemplo si en cualquiera de esos dos programas hablan un buen rato sobre algo cientifico, y el siguiente reportaje habla sobre, por ejemplo, la chorrada de los Chemtrails, ¿tu crees que la gente que sigue el programa pensará que lo de antes es ciencia y lo de ahora es una tonteria? Sabiendo el tipo de gente que sigue estos programas creo que no…
            Para mi colaborar con ellos es «hacerles la cama», es darles un halo «cientifico» que no se merecen…Desgraciadamente, en muchas ocasiones ni dan la version cientifica de un tema, solo cuando les interesa. Para mi «usan» a los divulgadores cientificos cuando les conviene.

Deja un comentario

Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 26 octubre, 2014
Categoría(s): ✓ Astrofísica • Ciencia • Eureka (La Rosa de los Vientos) • Física • Physics • Science
Etiqueta(s): ,