Algunos números
El Sol es, lejos, el mayor objeto del Sistema Solar.
Contiene más del 99,8% de la masa total del sistema.
Júpiter contiene la mayor parte del resto.
El Sol está no es un objeto estático.
Evoluciona y su composición se va modificando con el tiempo. En la
actualidad está formado, midiendo la masa, por alrededor de un 75%
de hidrógeno y un 25% de helio. En cantidad de átomos
la cifra es 92,1% de hidrógeno y 7,8% de helio. El resto de
elementos es de sólo un 0,1%. Estas proporciones cambian lentamente
a medida que el Sol convierte el hidrógeno en helio en su
núcleo.
Las capas más superficiales del Sol exhiben una
rotación diferencial: en el ecuador la superficie gira una
vez cada 25,4 días, pero cerca de los polos tarda 36 días.
Este extraño comportamiento se debe al hecho de que el Sol no
es un cuerpo sólido como la Tierra. Los planetas gaseosos
muestran efectos similares. La rotación
diferencial continúa considerablemente hacia el interior del Sol,
pero el núcleo gira como un cuerpo sólido.
Las
condiciones en el núcleo del Sol son extremas. La temperatura
alcanza los 15,6 millones de grados Kelvin y la presión es de
250.000 millones de atmósferas. Los gases del núcleo
están comprimidos hasta una densidad 150 veces la del agua.
La energía
radiante del Sol (3,86 x 1033 ergios/seg ó 386 trillones de megavatios) está
producida por reacciones de fusión nuclear. Cada segundo se
convierten unas 700.000.000 de toneladas de hidrógeno en
695.000.000 toneladas de helio y 5.000.000 toneladas
(=3,86 x 1033 ergios) de energía en forma de rayos
gamma. A medida que viaja hacia la superficie, la energía es
absorbida y reemitida continuamente a temperaturas cada vez menores,
de manera que cuando alcanza la superficie se ha convertido en su mayor
parte en luz visible. Durante el último quinto del camino
hacia la superficie la energía es transportada mediante
convección más que por radiación.
La superficie del Sol,
llamada fotósfera, está a una temperatura de unos 5.800 K. Las manchas
solares son regiones "frías" a unos 3.800 K (parecen oscuras sólo por
comparación con las regiones adyacentes). Las manchas pueden ser muy grandes,
de hasta 50.000 km de diámetro (para tener una idea
de la enormidad, recordemos que la Tierra tiene algo más de 12.500 km de
diámetro). Las manchas están causadas por complejos fenómenos,
aún por aclarar, en el campo magnético solar.
Por encima de la fotósfera se extiende una
pequeña región conocida como cromósfera.
La región altamente enrarecida situada por encima de la
cromósfera se denomina corona y se extiende millones de kilómetros
en el espacio, aunque sólo es visible durante los
eclipses totales. La temperatura en la corona es de más de 1.000.000 K.
El campo
magnético solar es muy fuerte (en comparación con el terrestre) y muy
complejo. Su magnetosfera (también conocida como heliosfera) se extiende hasta más
allá de Plutón. Además de luz y calor,
el Sol emite un chorro de baja densidad de partículas cargadas (principalmente
electrones y protones) denominado viento solar, que se propaga a través del
Sistema Solar a unos 450 km/seg. El viento solar y las partículas mucho más
energéticas eyectadas por las erupciones solares pueden tener efectos dramáticos
en la Tierra: desde sobrecargas en las redes eléctricas hasta
interferencias de radio, pasando por las bellísimas auroras.
La sonda Ulyses ha enviado datos que muestran que
el viento solar que emana de las regiones polares fluye casi al doble de
velocidad (750 km/seg) que el de las otras latitudes. También
parece que la composición del viento solar es diferente en las
regiones polares. El campo magnético solar parece ser
sorprendentemente uniforme. El viento
solar tiene un gran efecto en las colas de los cometas e incluso afecta de
manera medible a las trayectorias de las sondas espaciales.
En la corona solar se hacen visibles a menudo espectaculares bucles y
prominencias.
La emisión del Sol no
es totalmente constante. Ni lo es la cantidad de manchas solares. Hubo un
período de muy baja aparición de manchas durante la segunda mitad del siglo XVII,
llamado "El mínimo de Maunder". Coincidió con un período inusualmente frío en
el norte de Europa, que a veces se denomina la Pequeña Edad del Hielo. Desde que se
formó el Sistema Solar la emisión del Sol ha crecido en un 40%.
El Sol tiene alrededor
de 4.500 millones de años de edad. Desde su nacimiento ha consumido la mitad
del hidrógeno de su núcleo. Continuará irradiando "tranquilamente"
durante otros 5.000 millones de años, más o menos (aunque su luminosidad se
doblará en ese período). Pero en algún momento se acabará su provisión de
hidrógeno. Entonces tendrán lugar cambios radicales que, según lo habitual
para una estrella, producirán la destrucción total de la Tierra (y,
probablemente, la creación de una nebulosa planetaria).
Estructuras en el Sol
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Eyección coronal masiva
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Algunas historias de CF imaginaron seres vivos
que podían vivir en el Sol. He escuchado discusiones sobre la
"imposibilidad" de esto, puesto que la vida requiere organización,
estructura, y en el horno solar, a temperaturas de miles de grados,
eso "es imposible". Para las formas materiales, ciertamente es así.
Los metales estarían en estado líquido y la mayoría de los minerales
que componen a los seres vivos que conocemos estarían gasificados y
convertidos en elementos básicos. Sin embargo, hay otras formas de
organización. Y los gases calientes y los líquidos hirvientes —más
si son metales ferrosos en estado líquido, sensibles al magnetismo—
pueden ordenarse, por
qué no, en estructuras y formas. Aunque nos parezca extremadamente
lejano a lo que es una forma de vida estructurada, un vórtice de
forma helicoidal puede ser (nunca se sabe) un vislumbre, o un primer
paso, para una organización y estructuras subyacentes. Lo que sigue
nos muestra un ejemplo interesante de las raras cosas que se pueden
encontrar, y observar, en el Sol.
Los físicos solares del Mullard Space Science
Laboratory (MSSL, University College London) en Surrey han encontrado
nuevas pistas que ayudan a solucionar un rompecabezas científico que
se mantuvo por treinta años. El tema es por qué eyecta el sol enormes
burbujas de gas electrificado,
conectadas con el campo magnético, a las que se conoce como eyecciones
coronales masivas (coronal mass ejections, CMEs). En un
artículo científico publicado en la revista Journal of Solar
Physics, explican que la clave para entender estas CMEs, que
causan apagones de energía eléctrica en la Tierra, es que podrían
deberse a campos magnéticos en forma de tornado que se originan en
las profundidades, en el corazón del Sol.
Las CMEs son violentas erupciones solares que
viajan a mil veces la velocidad del avión supersónico Concorde y
contienen más masa que el monte Everest. Han mostrado ser peligrosas
para la tecnología moderna, como se comprobó en 1989, cuando el
viento solar arrastrado por una CME dio contra la Tierra. El choque
produjo cortes de energía en todas partes que, por ejemplo, le
costaron a la red interconectada canadiense varios millones de
dólares en daños.
El primero de junio de 1999 se produjo una tremenda
explosión en la superficie del Sol, que disparó un chorro de plasma
supercaliente que transportaba energía magnética al espacio a una
velocidad de 1.000 kilómetros por segundo. En el Centro Espacial
Goddard de la NASA este evento fue calificado como de alto riego para
el planeta. Si la energía magnética contenida en el gas supercaliente
hubiese interactuado con el campo magnético de la Tierra se hubiesen
producido, además de espectaculares auroras, cortes de energía,
bloqueos en las comunicaciones radiales y telefónicas, y se
podrían haber disparado comandos
fantasmas en la electrónica de los satélites que podrían haberlos
sacado de sus órbitas.
Eyección coronal masiva
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Visto desde un lado estético, las CMEs son las
causantes de las luces de la estratósfera conocidas como auroras
boreales y australes.
La doctora Lucie Green del MSSL dice: "Necesitamos saber,
definitivamente, por qué se producen las CMEs para que algún día podamos
predecirlas, del mismo modo que hacemos con el clima de la Tierra. Esta
es la nueva ciencia de la Meteorología Espacial."
Eclipsando artificialmente el Sol se pueden
observar las CMEs. Así se puede ver que contienen unas hermosas
estructuras retorcidas. Siguiendo la trayectoria hasta llegar a su
punto de origen sobre el Sol, se revela que las estructuras retorcidas
continúan en la propia superficie. Estas torceduras son parte del
campo magnético solar y, como si fueran una banda elástica estirada,
contienen energía, con la que disparan la CME hacia el espacio.
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Eyección coronal masiva
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Hasta hace poco se desconocía el origen
de esta torsión (que es más precisamente un giro helicoidal).
Hay dos opciones, la primera de ellas que es creada en la superficie
del Sol. Pero ahora un grupo de científicos del MSSL, junto a colegas
de Francia y Argentina, han estudiado las regiones de origen de las
CME utilizando datos de los satélites internationales SoHO y Yohkoh,
descubriendo que la segunda y más probable explicación es que el
campo magnético ya brota con este giro helicoidal, o retorcimiento,
desde las profundidades del Sol. Allí el gas está subiendo y bajando
constantemente a causa del calor que produce el horno de fusión
en el núcleo solar. Es posible que ese movimiento esté relacionado
directamente con la creación del campo magnético, en un fenómeno
conocido como "dínamo solar".
La doctora Green dice: "Recién en los últimos treinta años
tuvimos noticia de la existencia de las CMEs. El Reino Unido es
líder en la física solar y esos nuevos resultados nos ayudan a
hacer avances sustanciales en este fenómeno hermoso, pero
potencialmente peligroso."
Arcos en el Sol
Arcos en el Sol
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Horas después de que se desprenden las llamaradas
solares, se suelen ver unos arcos, o rulos, sobre la superficie. El
material se eleva sobre la corona y se apoya en unas "patas" sobre la
superficie. La forma de estos rulos o arcos son reflejo de las líneas
de fuerza de poderosos campos magnéticos.
El gran show de las auroras
El 21 de octubre de 2001 una eyección coronal
masiva barrió nuestro planeta a las 16:45 UT, disparando una tormenta
geomagnética. El campo magnético interplanetario cercano a la Tierra
se desplazó hacia el sur —una condición que amplifica la actividad geomagnética—
y, como resultado, la tormenta persistió durante 36 horas. En todo el
mundo se produjeron auroras, que fueron tomadas por diversos
fotógrafos. He aquí una breve galería:
Finlandia
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Estados Unidos
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Finlandia
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Australia
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Finlandia
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Estados Unidos
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Noruega
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Estados Unidos
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Estados Unidos
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¿Se achica el Sol?
Algunos científicos, basándose en mediciones
realizadas, creen que el Sol se ha ido contrayendo en los
últimos tiempos. La luminosidad
del Sol (la luminosidad, en este caso, es la energía que entrega) en
relación con su radio mostraría que el radio del Sol se está achicando
unos 74 centímetros por año.
¿Por qué razones podría achicarse? Asumiendo que
es a causa de la gravedad, con el ritmo de 74 cm por año, en unos
quinientos años debería haberse notado una variación de 0,005 segundos
de arco. Lo cierto es que recién ahora se tienen instrumentos con
precisión suficiente para confirmar estas variaciones.
La masa del Sol disminuye constantemente a causa
del proceso de producción de energía radiante. La cuenta se hace así:
Masa solar = 1,989 x 1033 g
Luminosidad absoluta = 3,86 x 1033 erg/sec
Velocidad de la luz c = 2,99 x 1010 cm/sec
Usando la famosa ecuación de Einstein: "E = mc2" y despejando
el término m (masa):
m = E/c2
Ingresando los valores:
m = 3,86x1033/(2,99x1010)2
m = 4,289x1012 g/sec
obtenemos una pérdida de masa solar en energía de 4,289x10
12 g cada segundo.
Expresado de otra forma, el Sol pierde 1,353x10
20 g cada año en forma de energía.
Se estima que el Sol tiene durará alrededor de 5x109
años a partir de hoy. Si asumimos que el ritmo de consumo de
combustible (la luminosidad dada arriba) se mantendrá constante,
en el tiempo que le queda de vida perderá:
masa = (1,353x1020 g/año) * 5x109 años = 6,8 x 1029 g
En toneladas por segundo, el proceso de fusión del Sol convierte
alrededor de 700 millones de toneladas de hidrógeno en helio. En
este proceso, el 0,7 por ciento de la materia original del hidrógeno
(5 millones de toneladas) se convierte en energía pura.
Debido a que la masa actual del Sol es de is 1,89 x 1033 g,
el porcentaje que se convertirá en energía en su vida restante es:
6,8 x 1029 g / 1,989 x 1033 g = 0,00034 de
su masa actual, ó 0,034 por ciento. Dicho de otro modo, la masa del
Sol al final de su tiempo de vida como estrella radiante será
de 99,966% de su masa actual. Es decir, no es para preocuparse.
Por otra parte, caen cometas en el Sol todo el tiempo, y el polvo
que se produce por los asteroides que se estrellan entre sí y contra
cometas en el Sistema Solar interior cae al Sol segundo a segundo. Es decir, el Sol no sólo
pierde masa continuamente, también la recupera.
La especulación de que el Sol se habría reducido de tamaño ha generado
enormidad de controversias y discusiones, especialmente entre los
"evolucionistas", que creen en una evolución del planeta y de la vida
del orden de miles de millones de años, tal como la define la
ciencia actual, y los "creacionistas", que creen que el universo fue
creado por Dios hace no mucho tiempo. A los creacionistas le ha caído
muy bien la noticia de que el Sol se está achicando, ya que al
proyectar el tamaño en el tiempo encuentran interesantes resultados,
que a su juicio demuestran que el Sistema Solar (especialmente la
Tierra y la vida sobre ella) no pueden existir desde hace eones,
como afirma la ciencia.
En 1987, varios astrónomos del Observatorio de París hicieron un
anuncio respecto al tamaño del Sol que tomó por sorpresa a sus colegas
(R. Kippenhahn, Discovering the Secrets of the Sun,
Wiley Press, 1994, pg. 163). Dijeron que los datos de los
eclipses solares de 1666 y 1719 demuestran que entonces el Sol era unos
2.000 km más grande que lo que es hoy. Sacando la cuenta, se obtiene
una reducción porcentual de un 0,3 por ciento.
Lo cierto es que se
considera que los datos de los eclipses tienen errores, por lo
que los astrónomos no creen que haya existido esa contracción.
