Ningún cuerpo celeste tiene una influencia tan grande sobre los dispositivos electrónicos que utilizamos, principalmente los que envuelven las telecomunicaciones, como el Sol. De hecho, la radiación que el astro rey emite no se limita a la franja visible, expandiéndose por regiones del espectro que mucho tienen que ver con nuestros equipos electrónicos de comunicaciones. Lo que ocurre en el interior del Sol y cómo influye en nuestra electrónica del día a día es lo que buscamos explicar en este artículo.
Por mucho tiempo el hombre mantuvo una enorme curiosidad en el sentido de saber cómo el Sol podía "quemar" tanto combustible sin agotarse. Las teorías que explicaban el fenómeno, como por ejemplo la de que la energía venía de su contracción, no resistían los cálculos más simples que mostraban que el astro-rey mantenía su plena capacidad de emisión en los últimos 5 mil millones de años.
Sólo con el descubrimiento de la radiactividad es que explicaciones consistentes pudieron darse a la enorme cantidad de energía que el Sol produce y también para el tipo de energía que él emite.
Sí, el Sol produce energía a partir de reacciones nucleares.
Situado a 150 millones de kilómetros de la tierra y con un diámetro de 1 392 000 kilómetros, el astro rey tiene un volumen más de un millón de veces mayor que nuestra pequeña tierra. Se trata de una gigantesca central nuclear cósmica de la que dependemos totalmente, pues toda la energía de que disponemos (excepto una pequeñísima parcela) viene del astro-rey de forma directa o indirecta.
Cuando consumimos alimentos vegetales, la energía que contiene se ha concentrado a partir de la foto-síntesis, consistente en la energía solar absorbida. Cuando consumimos alimentos de origen animal, los animales, o obtuvieron la energía almacenada en sus tejidos comiendo vegetales u otros animales. La energía eléctrica que alimenta nuestros equipos electrónicos viene del agua de lluvia que es producto de la evaporación causada por el calor del sol.
Podemos seguir indefinidamente dando ejemplos, pero para nosotros, es más importante ver lo que hay en el Sol y lo que la electrónica tiene con eso.
CÓMO FUNCIONA EL SOL
El Sol consiste principalmente en una gran esfera de gas hidrógeno y gas helio. Los otros elementos conocidos, más pesados, existen, pero en una cantidad mucho menor. En la parte superficial externa del Sol, los gases presentan la consistencia como conocemos: calentados a una temperatura del orden de 6 000 grados ellos pierden los electrones y forman lo que denominamos "plasma".
A medida que nos profundizamos, sin embargo, la presión de las capas superiores va aumentando y los dos gases forman en realidad una gran mezcla de núcleos atómicos libres. La temperatura de esta mezcla sube tremendamente a medida que nos acercamos al núcleo. Las estimaciones muestran que esta temperatura debe llegar a unos 15 millones de grados en la parte central del Sol como muestra el gráfico de la figura 1.
En una temperatura de este orden, en el rango de 10 a 15 millones de grados se crea el ambiente que permite la ocurrencia de un tipo especial de reacción nuclear. Esta reacción consiste en la fusión de núcleos de hidrógeno dando origen a núcleos de helio en una reacción que se muestra en la figura 2.
Los núcleos de hidrógeno se reúnen, de esta forma, bajo la increíble presión y temperatura del interior del Sol para generar núcleos de un nuevo elemento: el helio. En esta reacción, sin embargo, ocurre la liberación de una cierta cantidad de energía que es justamente la que mantiene el Sol calentado y que también es irradiada en pequeña porción para el espacio.
El rendimiento de esta reacción es fantástico, como ocurre en toda reacción nuclear en la que tenemos la conversión de masa en energía. De hecho, si observamos la masa del núcleo de helio formado, veremos que es un poco menor que la suma de las masas de los núcleos de hidrógeno involucrados.
Según la conocida fórmula E = m x c2, donde c es la velocidad de la luz, basta una pequeña cantidad de materia (m) para obtener una gran cantidad de energía (c).
Se estima que en cada segundo se convierten en el interior del sol 4 millones de toneladas en energía en cada segundo, generando 3 860 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000
Esta "pérdida" de masa puede asustar al lector preocupado por el "stock" de energía que aún queda en el Sol para ser "quemado". Sin embargo, si los números que indican la energía producida son enormes, los que indican lo que queda son aún mayores: el sol debe brillar de la misma forma por lo menos algunos miles de millones de años.
¿Podría el lector pensar entonces que a cada instante los núcleos de hidrógeno se están fusionando en núcleos de helio e inmediatamente la energía producida llega a nosotros en la forma de luz y calor.
En realidad, el fenómeno no es tan simple. La circulación de esta energía por el Sol es un fenómeno bastante complicado que los científicos intentan explicar. El Sol es una estructura algo opaca para la energía que él mismo produce de modo que fluye muy lentamente del interior a la superficie: de ahí la enorme temperatura del interior.
Los propios núcleos de hidrógeno y helio poseen una pequeña movilidad, formando una especie de fluido con corrientes de convección bastante complicadas. Las llamadas manchas solares que vemos en la superficie del Sol con instrumentos especiales son gigantescos rodillos provocados por las corrientes.
Podemos decir que se trata de turbulencias en la superficie del Sol, debidas a la circulación de energía. Además de esas turbulencias, sin embargo, existen otras y éstas realmente pueden afectarnos. El desequilibrio de presiones e incluso de concentraciones de los elementos más pesados ??puede provocar fenómenos explosivos en determinados puntos logos debajo de la superficie solar.
Así, con cierta frecuencia se producen las llamadas "explosiones solares" que lanzan enormes cantidades de materia hacia lo alto (una buena parte de ella es atraída de vuelta al Sol, pero eventualmente, puede ser lanzada al espacio), y también de energía, que consiste en rayos X, partículas subatómicas, electrones, etc. muchos de los cuales bombardean la tierra después de recorrer los 150 000 000 de kilómetros que nos separan.
Un hecho interesante observado por los científicos es que el Sol pasa por ciclos en que presenta mayor o menor actividad, o sea, ciclos en que tenemos mayor cantidad de manchas (que en realidad son regiones levemente más frías), así como ciclos en que tenemos menor cantidad de explosiones.
El ciclo más importante para nosotros es el de los 11 años de las manchas solares, pues influye directamente en la actividad eléctrica de la alta atmósfera de nuestro planeta que tanto influye en las telecomunicaciones y hasta en dispositivos electrónicos aquí abajo.
El último pico de actividad del Sol ocurrió en 1990 (*), lo que significa que en la ocasión la tierra fue sometida a un nivel más elevado de bombardeo de partículas lanzadas por el Sol, como muestra la figura 4.
(*) Este artículo fue escrito en 1995
Estas partículas, al alcanzar la tierra, tienen diversos efectos importantes:
a) Las partículas cargadas que son emitidas por el Sol durante las explosiones alcanzan la tierra pocas horas después y encontrando un fuerte campo magnético cambian su trayectoria. Estas partículas se espiran entonces acompañando las líneas de fuerza del campo magnético terrestre para concentrarse principalmente en los polos, como muestra la figura 5.
Entrando en las capas altas de la atmósfera con gran velocidad ellas producen una luz difusa en forma de franjas. Es la llamada Aurora Boreal que puede ser observada en las latitudes más altas, o sea, en las proximidades de los polos.
La extraña luz provocada por estas partículas electrizadas está directamente asociada a la actividad solar.
b) Las partículas cargadas también influyen en la ionosfera que, como sabemos, es responsable de las comunicaciones de onda corta. Las ondas cortas, en el rango de 3 a 30 MHz se reflejan en varias capas electrizadas de la alta ionosfera, en distancias que varían entre 80 y 400 km, y con ello pueden alcanzar grandes distancias.
La ionosfera, sin embargo, es bastante sensible a la influencia del Sol, tanto por las partículas que se emiten en las explosiones, como resultado de su propia actividad normal.
Es por este motivo que durante el día, las comunicaciones de onda corta en determinadas bandas de frecuencias son imposibles, mientras que en otras son dificultadas. Las capas reflectoras de la ionosfera sólo se forman durante la noche, por estar libres de la radiación solar, como muestra la figura 8.
Los lectores que gustan de sintonizar las bandas de onda corta saben muy bien que los horarios más favorables a la escucha están justamente entre las 5 de la tarde y las 7 de la mañana del día siguiente.
Cuando ocurre una actividad más intensa en el Sol, incluso por la noche la propagación de las señales puede ser afectada, en cuyo caso se tiene un nivel de reflexión menor, en que ciertas bandas de ondas se vuelven imposibles de ser usadas e incluso ocurre absorción de ciertas frecuencias. En los casos de perturbaciones solares muy intensas, como ya ocurrió, las comunicaciones en la banda de ondas cortas pueden ser completamente cortadas.
c) La actividad eléctrica causada por el baño de partículas en la atmósfera puede generar ruidos eléctricos en toda la banda de radio.
Estos ruidos pueden aparecer en líneas telefónicas comunes, afectando las comunicaciones, y en muchos otros sistemas eléctricos.
OBSERVANDO EL SOL
Evidentemente, si el Sol es una fuente de radiación que cubre una franja mucho más amplia que la de la luz visible, su observación no debe limitarse al uso de telescopios. En realidad, el uso del telescopio en la observación solar debe hacerse de una forma muy especial. No podemos observar directamente la superficie del Sol directamente con cualquier medio óptico, pues eso nos dejaría ciegos inmediatamente.
La observación del sol se realiza con recursos ópticos especiales.
Los telescopios para aficionados, de pequeño y mediano porte, por ejemplo, cuentan con sistema de proyección para observación indirecta del Sol, como muestra la figura 9.
La imagen del Sol se proyecta, ampliada, en un mamparo para poder observar las manchas solares. Otros recursos incluyen el uso de lentes especiales, de máscaras que "tapan" el disco solar de modo que sólo la corona pueda ser observada, como muestra la figura 10.
Sin embargo, para los adeptos de la electrónica, la mejor observación de la actividad solar es hecha por las ondas de radio que el astro rey emite. Una banda de emisión, bastante explorada por los astrónomos aficionados para la observación solar es la de 137 MHz. De hecho, las explosiones solares, como se ha comprobado, concentran una gran potencia de emisión en esta frecuencia, lo que la hace muy atractiva para la observación. En los Estados Unidos, radio - astrónomos aficionados adaptan receptores de FM a la pista indicada, y usando antenas direccionales registran las señales captadas del Sol para estudios.
La luz solar y por lo tanto las ondas de radio tardan poco más de 8 minutos para recorrer el espacio entre la tierra y el Sol lo que significa que el astrónomo aficionado puede detectar el fenómeno 8 minutos después de que alcanza su punto crítico. (ver que, a diferencia de las ondas de radio, las partículas que afectan la atmósfera como los electrones acelerados, llegan aquí varias horas después de emitidos, pues son más lentos).
Otra pista en la que la influencia solar es bastante intensa es la de VLF (Very Low Frequency) alrededor de 27 kHz.
Sin embargo, la recepción en esta banda no es tan simple, exigiendo antenas largas, para lo que no todos tienen espacio disponible. Pero, el problema mayor para monitorear el sol en esta franja, es que se vuelve bastante difícil distinguir los "ruidos" que el astro-rey produce de los ruidos producidos por el hombre con máquinas, aparatos eléctricos, etc.
CONCLUSIÓN
El Sol no es sólo una fuente de luz y calor que nos mantiene vivos. Como fuente de diversas formas de energía, y con muchos misterios a ser descubiertos, él puede ser estudiado con cierta facilidad incluso con recursos caseros.
Los astrónomos aficionados y radio - astrónomos encuentran en el Astro-rey una fuente de revelaciones muy interesantes. Por supuesto, no basta con conectar una radio y "sintonizar" el Sol, como no basta con apuntar cualquier aparato óptico para que podamos saber todo lo que ocurre allí. El estudio de los misterios del Sol requiere una cierta preparación tanto para la obtención del equipo adecuado como para su manejo, con la gran ventaja de que no está tan lejos de su alcance como puede parecer.
