martes, 22 de febrero de 2011

Veo manchas

Una de las características mas llamativas y famosas del Sol son las manchas solares. Pero suele encontrarse poca información acerca de lo que son estas estructuras, así que hablaremos un poco de ellas. Aclaro que el temas de las manchas solares y en sí casi cualquier cosa sobre el Sol esta basado en un entendimiento incompleto y son temas de constante estudio.


Fotografía de la superficie solar, tomada por el Observatorio Solar Carl Sagan. Las partes mas oscuras son las manchas solares, mientras que lo blanco con las zonas llamadas "playas".

En primer lugar, aclaremos algo que siempre hemos de tener en consideración, el Sol (y toda estrella en el Universo) esta compuesto de plasma. Y este material es muy susceptible a la influencia de los campos magnéticos. El plasma es un material (suele ser un fluido) que esta compuesto de partículas cargadas eléctricamente en lugar de partículas neutras (con tantas cargas negativas como positivas) como los son los átomos y moléculas de un fluido típico en la Tierra, así un plasma tiene partículas que tienen carga positiva o negativa. A las partículas cargadas se les llama "iones" y por lo tanto tenemos que un plasma esta compuesto de iones en forma típicamente fluida (el plasma de la sangre contiene, de hecho, iones). Y las partículas cargadas son susceptibles a la influencia de campos magnéticos y eléctricos.

Aquí hagamos notar algo, mientras que una partícula cargada es influenciable por un campo, también puede crear en sí un campo el cuál podría, si es el caso, añadirse a otro campo pre-existente para alterarlo. Por lo que tenemos una cadena de acontecimientos como sigue:
El campo en el estado A induce al plasma a cambiar del estado B al B', el cual cambia al campo a un estado A' lo que altera de nuevo al plasma para llevarlo al estado B'' y así sucesivamente. por lo que el Sol con tantos campos y tanto plasma de diferentes tipos será un verdadero ejemplar de complejidad.


Esquema mostrando el flujo de lineas de campo magnético en la parte inferior de la superficie solar. Algunas de las líneas salen de la superficie y causan las manchas en la superficie.

En el caso de las manchas, consideremos una región de la superficie solar que en un momento se encuentra en un estado muy normal. Como toda región bien portada en la superficie del Sol esta recibiendo calor del interior (es decir, de las capas inmediatamente abajo) y emitiendo radiación hacia el exterior. Esta es la situación "normal" en el Sol, la situación en la cual se encuentra la mayor parte de la superficie, la parte que vemos brillando normalmente.

Sin embargo existen regiones donde el equilibrio se ve perturbado por un exceso de densidad en el campo magnético, lo cual tendrá dos efectos:

1.- Alterar el plasma, dominando así su movimiento.
2.- Reducir la presión magnética.

El primer punto lo retomaremos en la siguiente entrada mientras que el segundo será la base de donde partiremos para entender las manchas solares. En primer lugar aclaremos lo que es la presión magnética. Se trata de presión ejercida por un campo magnético, por ejemplo si se tiene un cable que no esta sujeto pero por el cual se hace pasar una corriente y por lo tanto se genera un campo magnético, si acercamos un iman, estos ejercerán una fuerza entre sí y se podrá medir una presión sobre la superficie del cable o del imán.

En el Sol el campo magnético que se encuentre con las líneas saliendo o entrando a la (o de la) superficie se tendrá que el plasma caliente que naturalmente va subiendo para liberar su energía en la superficie, haciéndola así brillar para en este proceso enfriarse y volver a bajar. Pero ante la presencia del campo el plasma verá su resultado dominado por este, lo que ocasionaría una serie de efectos, entre ellos que la energía transportada por ese plasma se disipe de diferentes formas.


Fotografía de unas manchas solares típicas mostrando la Tierra a escala para ver el tamaño.

Por ejemplo, existe un fenómeno llamado Corrientes de Foucault que son pequeñas turbulencias causadas en una situación como la que tenemos (el campo magnético en el plasma) y que causan un movimiento lateral que hace que se "gaste" energía y por lo tanto se enfríe el plasma. De esta forma el material bajo la influencia del campo magnético se enfría y consecuentemente emite menos energía viéndose oscuro en comparación con el brillante material mas caliente que le rodea.

Ahora, el efecto causado por el campo magnético en el sol es mas que solo las manchas, a continuación veamos lo que pasa en el mismo campo pero lejos de la superficie...


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