De once a once años, el Sol pasa por un período de turbulencias en que el nivel de radiación y de emisión de partículas alcanza valores extremos capaces de afectar equipos electrónicos aquí en la Tierra. Aunque el nivel de radiación suba lentamente, el último máximo debería ocurrir el 27 de febrero de este año (2000). Los niveles de rayos X y de partículas emitidas por el Sol, alcanzando nuestra ionosfera y penetrando en nuestra atmósfera, son lo suficientemente altos para causar blackouts como lo que lo dejó Quebec sin luz durante varios días en 1989, o bien paralizar completamente los sistemas de comunicaciones que utilizan satélites o ondas cortas (similar a lo que ocurrió en1967). Lo que son las tempestades solares y cómo los máximos de 11 años pueden afectar todo lo que es electrónico aquí en la Tierra será asunto de este artículo.
El 26 de julio de 1946, a las 11:15 de la mañana, los astrónomos vieron un filamento caliente, escarlata, cruzar la cara del Sol directamente sobre una gran mancha solar activa. En el instante de su aparición, las transmisiones de ondas cortas de todo el hemisferio iluminado por el Sol fueron interrumpidas.
En una de las frecuencias del espectro, el nivel de ruido proveniente de la dirección del Sol tuvo un aumento de intensidad de 10 000 veces. Después de 10 a 12 minutos, el filamento escarlata aumentó en intensidad y por algunos segundos brilló más de 30 veces la propia cara brillante del Sol.
A continuación, menos rápidamente de lo que había aparecido, el fulgor se alargó, se extendió y desapareció. A las 12:30 se había torcido a una distancia de 500.000 kilómetros y en sus proximidades se quedó una masa de gas más fría cubriendo una superficie de 2.000 millones de kilómetros cuadrados, cayendo hacia el Sol a una velocidad de 60 km por segundo.
Algunas horas después, el fulgor ya no existía, pero a las 1:45 de la tarde del día siguiente, los sensibles instrumentos magnéticos de los observatorios de toda la Tierra comenzaron a estremecerse simultáneamente, con violencia. El campo magnético de la Tierra se sacudió durante las doce horas siguientes y las comunicaciones inalámbricas entre Nueva York y el norte de Europa permanecieron inútiles durante la mayor parte de los días 26 y 27 de julio.
Una brillante aurora iluminó los cielos de la costa marítima en las primeras horas del día 27 y las cintas de colores de la electricidad se vieron en el cielo más allá del cenit en Washington. Este relato, del libro "La Nueva Astronomía" (Scientific American - edición de 1959), da una idea de lo que significa una temporada de turbulencia en el Sol.
En realidad, nuestro sol no es una estrella tan tranquila como parece. En ciclos de 11 años, el número de manchas en la superficie del Sol aumenta, cuando entonces fenómenos extremadamente violentos que ocurren a 150 millones de kilómetros pueden tener importancia para nosotros aquí en la Tierra.
Este ciclo ya viene siendo notado hace más de 400 años y su relación con diversos fenómenos aquí en la Tierra ha sido descrita. Cambios en el tiempo, con tormentas de violencia fuera de lo común, e incluso el crecimiento de plantas tienen una cierta relación con el ciclo de los 11 años de las manchas solares. Pero, en nuestros días de alta tecnología electrónica, donde dispositivos sensibles que usan electricidad están dispersos por toda la Tierra, la posibilidad de interferencia en su funcionamiento es lo que se vuelve más preocupante.
QUÉ ACONTECE EN EL SOL
El Sol es una estrella, una enorme masa (1300 000 kilómetros de diámetro) de gases calentados a aproximadamente 6000 grados Celsius. El calor del Sol viene de reacciones nucleares que ocurren en su interior. Liberado por la fusión atómica de núcleos de hidrógeno que se queman para transformarse en núcleos de helio, el calor sube lentamente hasta la superficie de donde se irradia.
La enorme cantidad de energía involucrada en el proceso hace que la superficie turbulenta, ocurriendo fenómenos de violencia impresionante como las explosiones que arrojan enormes cantidades de materia y energía en el espacio. Estos fenómenos, que tienen máximos cíclicos de 11 años, están asociados a la presencia de manchas en la superficie solar.
En realidad, no son manchas propiamente dichas. Ellas aparecen oscuras en las fotos tomadas con filtros por ser regiones más frías que las adyacentes. Sus temperaturas son de sólo "3 a 4 000 grados". Estas regiones pueden compararse con los huracanes terrestres, pero en el caso de gases calientes. Las dimensiones de estas manchas son impresionantes, muchas veces mayores que la propia Tierra.
Los investigadores observaron que en estas manchas se crean campos magnéticos muy fuertes, del orden de 4 a 5 000 gauss. En comparación, el campo magnético de la Tierra es de sólo 0,5 gauss. Cuando estas manchas se vuelven inestables ", estructuras en forma de "S" las denominadas "sigmoides" aparecen, y en poco tiempo se producen explosiones violentas que lanzan al espacio una enorme cantidad de materia y radiación.
Entonces surgen los "fulgores" o llamas que pueden subir millones de kilómetros por encima de la superficie caliente del Sol, para luego regresar, "cayendo" sobre su superficie. Sin embargo, en estas explosiones se lanzan partículas atómicas, rayos X y otras formas de radiación para el espacio, y que justamente pueden alcanzar la Tierra.
En las épocas de máximo, una cantidad por encima de lo normal de las manchas en la superficie del Sol, aumentando el número de explosiones y su intensidad.
COMO TODO ESTO NOS AFECTA
Los rayos X y otras formas de radiación emitidas por un fulgor llevan poco más de 8 minutos para cubrir los 150 millones de kilómetros que nos separan del Sol. Sin embargo, las partículas más pesadas como núcleos atómicos viajan más lentamente, sólo 1 millón de kilómetros por hora, precisando algunos días para llegar hasta aquí.
Cuando la radiación producida en estos fenómenos llega a la Tierra, su intensidad es suficiente para afectar cualquier tipo de equipo que use electricidad, principalmente los que involucra radio-transmisión. Los primeros equipos afectados son los satélites que, por estar en el propio espacio sin protección alguna, reciben de forma directa la radiación.
En el último máximo, en 1989, Estados Unidos tuvo su satélite de investigación Galaxy 4 totalmente inutilizado después de una explosión solar.
Sigmoides
Normalmente, las misiones espaciales se interrumpen cuando se constata que una explosión solar más fuerte es inminente. Prosiguiendo, tenemos la influencia de la radiación en la ionosfera. Las partículas cargadas de electricidad que llegan a la atmósfera superior penetran con gran violencia, alterando su estructura y modificando sus propiedades eléctricas.
Las comunicaciones en la banda de ondas cortas pasan entonces por perturbaciones que llegan hasta la completa interrupción, como relatado en la introducción de este artículo. Como estas partículas son cargadas, su trayectoria es influenciada por la presencia del campo magnético terrestre, eso quiere decir que ellas pasan a hacer una trayectoria espiralada, entrando en la atmósfera más baja predominante por los polos.
El efecto de la gran energía es tal que ocurre un proceso de ionización que hace el cielo luminoso en estas regiones polares, dando origen a lo que denominamos "auroras boreales". Surgen en el cielo franjas coloridas luminosas que pueden ser fácilmente observadas.
Hemos seguido un aumento significativo del nivel de electricidad estática en las bandas de frecuencias más bajas, que van desde las olas muy largas (VLF) a partir de 20 kHz, hasta el rango de VHF. Este aumento estático puede afectar la eficiencia de las comunicaciones de estas bandas de onda. El aumento de la cantidad de electricidad generada en las capas altas de la atmósfera por la penetración de estas partículas tiene aún otros efectos importantes.
Las líneas de transmisión de energía, incluso las telefónicas funcionan como antenas, pudiendo así captar toda la energía generada en este proceso. En el caso de las líneas de transmisión pueden ser inducidos pulsos y transitorios de intensidad suficiente para causar problemas en el propio servicio de distribución de energía, principalmente en países de latitudes elevadas (por donde las partículas entran con mayor intensidad).
Esto ocurrió en Canadá el 13 de marzo de 1989 cuando en una de estas tempestades solares, Quebec se quedó sin electricidad durante varios días. Un transformador de la red de energía fue totalmente destruido por los transitorios generados por la tormenta solar.
Incluso cuando las muñecas y los transitorios no afectan a la red de distribución de energía propiamente dicha, pueden llegar hasta los aparatos conectados a ella. Así, transitorios y pulsos generados por descargas eléctricas en las líneas de distribución de energía pueden pasar por un máximo significativo poniendo en riesgo la integridad de sus equipos electrónicos.
El número de fallos de equipos electrónicos en general ciertamente pasará por un máximo significativo en esta época en que la actividad solar aumenta.
MÁXIMO DE 2000
El 27 de febrero de 2000 pasamos por un nuevo máximo de manchas solares del ciclo de 11 años. Evidentemente, este máximo no ocurre con un pico agudo de incidencia de manchas en un solo día. Por meses seguidos el número de manchas aumenta y con ellas la intensidad de los fenómenos que ocurren en la superficie del Sol.
Así, incluso hoy, ya varias semanas después del máximo, todavía no estamos libres de fenómenos más violentos que puedan ocurrir en la superficie del astro-rey. La NASA posee un sistema eficiente de vigilancia solar que involucra el uso de satélites y telescopios, constantemente apuntados hacia el Sol, detectando cuando las formaciones sigmoides aparecen.
Con eso, es posible prever hasta con semanas de antelación cuando una explosión más violenta puede poner en riesgo equipos en la Tierra. En realidad debemos estar preparados para el hecho de que nuestros equipos, principalmente los alimentados por la energía de la red, están sujetos a problemas con mayor frecuencia en esta época.
PESQUISA
Hay varios centros de investigación que trabajan continuamente, monitoreando la actividad solar y avisando cuando algo anormal que pueda comprometer nuestra vida en la Tierra, ocurrirá. Muchos de estos laboratorios utilizan métodos relativamente simples para detectar las explosiones solares.
Son dos los principales métodos utilizados.
El primero consiste en monitorear el nivel del ruido eléctrico en el rango de frecuencias muy bajas (VLF), normalmente en 27 kHz. El segundo método consiste en sintonizar una estación de VLF y monitorear su señal, registrando las variaciones de su intensidad. Una estación muy usada es la de Jim Creek, en Estados Unidos, que opera en 18,6 kHz.
Estas frecuencias muy bajas son utilizadas por la Marina de los Estados Unidos para mantener contacto con submarinos en cualquier parte del mundo.
Las señales de estas frecuencias pueden penetrar profundamente en el agua, lo que no sucede con señales de otras bandas, posibilitando de esta forma mantener comunicación con submarinos, incluso sumergidos.
Las señales de las estaciones de VLF estadounidenses pueden ser sintonizadas en distancias superiores a 12 000 kilómetros. Sin embargo, el hecho de que el Sol sea la estrella más cercana de la Tierra y aún envuelve fenómenos muy intensos, permite que incluso los aficionados puedan trabajar monitoreando la actividad de esta estrella.
Así, en los Estados Unidos, existe la Asociación Americana de observadores de Estrellas Variables (www.aavso.org) que hace una investigación constante no sólo de la actividad solar, sino también de millones de otras estrellas variables que existen en el Universo.
Utilizando receptores militares, de construcción casera o adaptados, los miembros de esta asociación investigan la actividad solar sintonizando señales en el rango de VLF e incluso trabajando en la banda de ondas cortas. En esta franja, en especial, los investigadores trabajan con las SlDs (Sudden lonospheric Disturbances, o Trastornos Súbitas en la lonosfera), las Tempestades lonasféricas y las PCAs (Po / aire Cap Absortion Events).
Al entrar en el sitio de AAVSO, el lector podrá encontrar los registros de SlDs hechos en los últimos meses, mostrando el aumento de la actividad solar en el rango de VLF e incluso ejemplos de registros hechos en días considerados "tranquilos".
Las tempestades solares afectan la propagación de las ondas cortas, lo que puede servir de base para importantes estudios de su naturaleza.
CONCLUSIÓN
No estamos inmunes a lo que ocurre tan lejos, en nuestro Sol. Muchos de nuestros equipos electrónicos y eléctricos pueden perfectamente ser afectados por los fenómenos que ocurren de manera más intensa en el ciclo de los 11 años.
Estar preparado para enfrentar sus consecuencias, significa también conocer un poco de su naturaleza. Una vez más, la conexión de la Electrónica con otras ciencias como, por ejemplo, la Astrofísica, se revela importante.
El especialista en electrónica debe tener cada vez más conocimientos en campos de la ciencia tan misteriosos como éste, pero de importancia vital, pues el funcionamiento de muchas cosas que usamos en nuestro día a día puede depender de hechos tan distantes como la fusión de átomos en el centro de una estrella a 150 millones de kilómetros de distancia.