Sobre los Mecanismos de Generación Sísmica Basados en la Teoría Solar

Mucho se ha hablado de la actividad solar como precursora de eventos sísmicos. El estudio realizado los últimos meses en el Club ha tenido como directriz el perfeccionamiento del método de predicción sísmica basado en la actividad solar ionosférica (MPSOSI)  (Astro, Ari, Murdock 2009). Si bien el modelo permite evaluar los parámetros climáticos espaciales asociados a la actividad sísmica terrestre, la investigación sobre los mecanismos que relacionan el sistema solar-sísmico no han sido explicados convenientemente. El siguiente trabajo pretende DEFINIR, los procesos generados por la actividad solar que habrían de ser las precursoras de eventos sísmicos.

Variaciones de la Velocidad Angular Terrestre Asociadas a la Actividad Solar

Desde un aspecto global, existen dos clases de posibles mecanismos precursores de actividad sísmica que ameritan consideración. El primero involucra abruptos cambios en la velocidad angular de la rotación terrestre (Eygenson 1963) y el segundo involucra la interacción de corrientes electricas dentro de la Tierra. En el primer caso, el effecto gatillante podría ser logrado a través de cambios inducidos en la velocidad angular de la Tierra mediante efectos magneto-hidrodinámicos [1] entre los campos magnéticos  terrestre y solar. Este fenómeno fue propuesto en por Danjon (1959) como respuesta al decremento de la velocidad rotacional registrado el 15 de Julio de 1956. Aquel día,  una CME arrivó a la Tierra cerca de las 1400 UTC. Al finalizar el día, los relojes atómicos registraron un incremento temporal de casi 0.85 milisegundos. 

Earthquake Record – July 1959
Date	14	15	16	17	18	19	20	21	22
Quakes	5	3	4	5	5	5	5	10	8

Variaciones de la Velocidad Angular Asociados a la Ionización Atmosférica

Otra posible causa de variaciones abruptas en la velocidad angular de la Tierra corresponden a los cambios del momento de inercia debidos a una circulación a gran escala de la atmósfera bajo la influencia de la ionización solar. Durante periodos de alta actividad solar, la ionosfera ha de incrementar su ionización, que genera una mayor cantidad de electrones por unidad de área (TEC) variando la densidad, y con éllo, la masa global. De la misma forma, la termósfera ha de variar sensiblemente con el aumento de la temperatura de la superficie solar durante fenómenos tales como agujeros coronales, CMEs o gran presencia de manchas solares, tal como describe el trabajo “Impact of CIR Storms on Thermosphere Density Variability during the Solar Minimum of 2008″ (http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1004/1004.4593.pdf).

Mecanismos Relacionados con la Presencia de Corrientes Eléctricas

El siguiente grupo de posibles mecanismos por el cual el sol podría ser el factor desequilibrante corresponde  a la hipótesis que asocia la presencia de corrientes eléctricas como precursoras de eventos sísmicos. Un tipo particular de corriente, llamada corriente telúrica, están siempre presentes, siendo ampliamente mayores durante las horas del mediodía. El voltaje normal de estas corrientes puede ser de varios milivolts por kilómetro cuadrado. Este fenómeno está relacionado con variaciones del campo magnético, reflejados en el índice k. Durante tormentas solares intensas, las currientes telúricas han presenta importantes peaks, algunos sobrepasando el potencial a varios volts por kilómetro cuadrado.

El método de interacción de las corrientes telúricas con el las regiones tectónicas está referido al posible incremento de la temperatura debido a la resistencia eléctrica de las rocas. Los estudios indican que, si bien el incremento es casi insignificante, podría ser lo suficiente como para generar diferencias en la construcción cristalina de las rocas, cambiando sus parámetros físicos, que podrían finalmente descencadenar un movimiento de terreno mayor.

La patente US7280919, propone un interesante sistema de predicción sísmica basado en el análisis de las corrientes telúricas. El sistema permitiría analizar la distribución de las corrientes telúricas en base a un equipo GPS, y un sistema de monitoreo del campo magnético.

El autor del trabajo explica que sería probable conocer la dirección del flujo de corriente telúrica en base  a la dirección de los vectores del campo magnético. El método corresponde a la obtención rectángular de la componente de  la corriente telúrica considerando el vector del norte magnético, la resultante del campo magnético terrestre “B” (el cual depende a su vez de Bx, By y Bz). Este método permitiría definir con precisión aceptable una región geográfica propensa a un inminente sismo. El  documento completo puede ser descargado desde aquí: http://www.freepatentsonline.com/7280919.pdf.

Variación del Momento Inercial por Presencia de Eyecciones de Masa Coronal

Una hipótesis aún en plena evaluación explicaría los efectos de la variación del momento inercial del sistema tierra-sol por una pérdida de la distribución de masas, producto del movimiento de las CMEs. Dado que gran parte de la masa distribuída en este conjunto se haya presente en el Sol (99.95%), el centro de masa se haya casi en el mismo centro del astro. Sin embargo, la ocurrencia de eyecciones de masa coronal implica el desplazamiento de billones de toneladas de masa solar, las que de alguna manera han de alterar la armonía dinámica del sistema solar interior, el cual es compensado con diferencias en la velocidad angular de los planetas. Si bien esta variación es despreciable, la presencia de CMEs masivas podrían ser lo suficientemente influenciables. El desafío es generar un método cuantificativo que permita demostrar esta teoría. Una buena alternativa es revisando los modelos cotidianos de la mecánica clásica, que dan la confianza y aplicabilidad necesaria para esta interrogante.

[1] Magnetohidrodinámica (MHD) es la disciplina académica que estudia la dinámica de fluidos conductores de electricidad en presencia de campos eléctricos y magnéticos. Ejemplos de tales líquidos incluyen plasmas, los metales líquidos, y el agua salada. (Fuente: Wikipedia)

Referencias

Telluric Current Experiments (http://www.djirra.com/telluric/experiments/)

Electromagnetic Disturbances Associated to Earthquakes (http://www.scientificexploration.org/journal/jse_04_2_parrot.pdf)

Latest Aspects of  Telluric and Electromagnetic Variations… (http://www.annalsofgeophysics.eu/index.php/annals/article/viewFile/3919/3984)

Desarrollado por Astro 2010

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Observaciones de la Tormenta Solar del día 5 de Abril

El día 5 de Abril, un alarmante aumento de la velocidad de viento solar encendió la alarma de los monitores climáticos espaciales. El Coronal Hole – High Speed Stream (CH-HSS) arrivaba a la Tierra después de casi 30 horas de viaje. Lo siguiente es una compilación de la información obtenida desde los distintos sistemas de monitoreo, que siguieron momento a momento la evolución de esta violenta tormenta solar.

ACE dispara la alarma

En las primeras horas del día 5 de Abril (hora UTC) el satélite de observación climática espacial ACE detectaba un fuerte incremento de la velocidad del plasma (círculo blanco):

Lectura de los registros de ACE, del día 5 de Abril de 2010 (Fuente: SWPC ACE: http://www.swpc.noaa.gov/ace/Mag_swe_3d.gif)

Nótese que aproximadamente a las 0530 UTC la velocidad alcanzó un peak de 800 km/s. (la velocidad promedio es de 400 km/s). Por su parte, la magnetopausa detectó una importante presión debido al plasma:

Simulador Magnetopausa (Fuente: NICT simulator)

Esta presión se mantuvo por el resto del día 5 hasta las primeras horas del día 7 de Abril. La presión promedio alcanzó los 12.5 Re (Radios Terrestres) (1) y una presión de 0.6 nPa.

Simulador del Frente de Choque de la Magnetopausa (Fuente: http://www.ips.gov.au/Satellite/1/1)

 

El aumento de las perturbaciones geomagnéticas

Como bien es sabido, nuestro astro rey es una gran bomba que empuja el material al espacio mediante reacciones termonucleares; Si este “empuje” no existiera, el sol se colapsaría sobre sí mismo generando una masa condensada del tamaño de unos cuantos planetas Tierra, con una tremenda fuerza gravitacional. Cuando hay presencia de disturbios solares, tales como Agujeros Coronales, CMEs, manchas solares, filamentos magnéticos y otros, el campo magnético solar se ve directamente afectado. Y debido a la tremenda influencia de éste en el vecindario del Sistema Solar, el campo magnético terrestre no se ve exento; De ahí que NOAA y otras entidades han conseguido estandarizar estas perturbaciones magnéticas bajo el índice “k”. El día 5 y 6 de Abril los simuladores nos entregaban esta impactante gráfica:

Gráfica índice "kp" (Fuente NOAA: http://www.swpc.noaa.gov/rt_plots/kp_3d.html)

Para hacernos una idea de lo crítica de la situación, contextualicemos de acuerdo a la tabla de simulación del índice k creada por la NOAA. La siguiente es la clasificación NOAA de tormentas geomagnéticas, Disponible aquí:

http://www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/NOAAscales.pdf

Una perturbación magnética k=7 tiene la suficiente intensidad como para afectar sistemas de control eléctrico sensibles, timers, controles automáticos expuestos a la intemperie o sistemas de encendido de la luminaria pública. También puede afectar los servicios de posicionamiento global de manera intermitente. El día 6 de Abril uno de los satélites de la constelación global GPS estuvo deshabilitado (outage), desde las 0514 a las 0835 (hora UTC):

NANU TYPE: FCSTSUMM
       NANU NUMBER: 2010063
       NANU DTG: 060838Z APR 2010
       REFERENCE NANU: 2010059
       REF NANU DTG: 012046Z APR 2010
       SVN: 44
       PRN: 28
       START JDAY: 096
       START TIME ZULU: 0514
       START CALENDAR DATE: 06 APR 2010
       STOP JDAY: 096
       STOP TIME ZULU: 0835
       STOP CALENDAR DATE: 06 APR 2010
CONDITION: GPS SATELLITE SVN44 (PRN28) WAS UNUSABLE ON JDAY 096
    (06 APR 2010) BEGINNING 0514 ZULU UNTIL JDAY 096 (06 APR 2010) ENDING 0835 ZULU.
 
Reconexión magnética y estresamiento magneto-ionosférico
 
Monitor TEC (Fuente: http://www.ips.gov.au/Satellite/2/1/5)
Debido a la reconexión magnética generada por la interacción del plasma en la magnetopausa, limita las propiedades de impermeabilidad ionosférica contra las partículas cargadas. Esto produce un incremento en la cantidad de electrones alojados en esta capa atmosférica, elevando el TEC (Total electron Content). Qué consecuencias podría acarrear este incremento? Bueno, al aumentar la densidad de partículas cargadas, las transmisiones HF se ven particularmente afectadas por interferencia y ruido.
Una manera indirecta de medir este aumento de la densidad es mediante la evaluación de la frecuencia foF2. Diversas estaciones del mundo han de proyectar pulsos electromagnéticos verticales hacia la ionosfera. La intensidad del rebote es un factor a considerar para la medición de la foF2. Si la densidad iónica es considerable, el rebote de esta emisión será más intenso, lo que nos infiere que la ionosfera es más robusta en esa región. Por el contrario, si el eco es débil, significa que gran parte de la emisión se perdió en el espacio, por lo que se infiere que la ionosfera es más permeable en ese sector. Este procedimiento da lugar al gráfico foF2. Generalmente los índices máximos entre el TEC y foF2 son coincidentes. El día 6 de Abril la frecuencia de Permeabilidad foF2 se encumbró hasta los 16 Mhz: 
Monitor foF2 (Fuente: Snapshot cortesía Rubén http://img687.imageshack.us/img687/3955/fof20604101700.jpg)
El aumento de la densidad podría, eventualmente, generar disfunciones en la presión de la columna de aire inmediatamente bajo la ionosfera (2). Esta perturbación barométrica tiende a presionar la superficie terrestre (u oceánica) generando una sobre-presión que de acuerdo a las observaciones podría ser causal de eventos sísmicos y vulcanológicos. Esta afirmación debe ser revisada y corroborada con datos a posteriori, con el propósito de desarrollar y fortalecer las bases de dicha hipótesis.
Reflexiones Finales y Discusión
La tormenta solar del día 5 y 6 de Abril, debido al agujero coronal ha producido importantes variaciones de los parámetros climáticos espaciales. La tormenta alcazó nivel G3, “strong”, lo que produjo que el índice de perturbación geomagnética “k” se elevara a K=7. De acuerdo a las estimaciones de NOAA, esto podría acarrear importantes efectos en la comunicación y navegación satelital, corroborado por la inutilización del satélite SVN44 de la constelación GPS. La presión de la magnetopausa y la reconexión magnética producida por el empuje del plasma propicia la ionización de la ionosfera, lo que ha de afectar la comunicación HF. Aun en evaluación se haya la teoría de la correlación anomalía ionosférica-sísmica. El aumento de la densidad iónica (TEC) suele causar variaciones barométricas de la litósfera, induciendo efectos mecánicos sobre el set tectónico terrestre, dando lugar a eventos sísmicos. Esta hipótesis podría ser la explicación de los eventos registrados en México (http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/recenteqsww/Quakes/ci14607652.php), Isla Molucca (http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/recenteqsww/Quakes/us2010usb9.php), Sumatra (http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/recenteqsww/Quakes/us2010utc5.php), y Nueva Guinea (http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/recenteqsww/Quakes/us2010uubr.php).
 
(1)     El radio terrestre promedio (Re) es de 6371 kms.
 
(2) Basado en los estudios de YU Tao, MAO Tian, WANG YunGang & WANG JingSong “Study of the ionospheric anomaly before the Wenchuan earthquake”.
 
Club de Astronomía 2010
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Las caras de Andrómeda bajo los ojos de WISE

Las primeras imágenes del telescopio WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) han proporcionado una impresionante nueva visión de nuestra vecina M31 Andrómeda. La M31 se encuentra a tan sólo 2.5 millones de años luz desde nuestro sol, es algo más grande que la Vía Láctea y contiene más estrellas, sin embargo, los cálculos astrofísicos indican que nuestra galaxia posee más cantidad de masa, debido a la distribución de materia oscura que representaría el 60% de la cantidad de masa del grupo local (vecindad galáctica de la que forma parte Andrómeda y la Vía Láctea), conjunto compuesto por más de 50 galaxias.

Mosaico compuesto de M31 en el espectro de 3.4 - 4.6 - 12 y 22 micrones.

En la imagen superior el espectro de los 3.4 y 4.6 micrones son representados por el color azul, 12 micrones es coloreado verde y 22 micrones es coloreado rojo.

Imagen de M31 en 3.4 micrones

En esta imagen de 3.4 micrones se destaca principalmente aquellas regiones donde se ubica la población estelar más antigua de nuestra vecina galáctica.

Imagen de M31 en el espectro de 22 micrones

Finalmente, esta imagen de M31 bajo el espectro de 22 micrones evidencia aquellas zonas donde existe una alta densidad poblacional estelar, especialmente los brazos de la galaxia espiral, y aquellas zonas donde existe evidencia de nacimiento estelar.

La técnica de la captación infraroja de gran espectro pretende revolucionar los métodos convencionales de observación, proporcionando una nueva visión del espacio, que nos permitirá de manera eficiente comprender la composición y estructuración del cosmos, que ayudará finalmente a completar los modelos de funcionamiento de nuestro universo.

Club de Astronomía 2010

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Impresionante Encuentro de Quasars

Mientras esperamos el descenlace de la tormenta solar para los próximos días, nuestra mirada se pierde en lo más profundo del espacio, a más de 4600 millones de años luz. El observatorio espacial de rayos X Chandra y el Baade Magellan Telescope en Chile captaron en Febrero de 2009 (liberada por NASA el 03-02-2010) esta impresionante imagen de un par de quasars juntos, alimentados por el material capturado de un agujero negro supermasivo, resultante de la colisión de dos galaxias.

Imagen captada por el telescopio espacial de rayos X Chandra del conjunto bautizado como SDSS J1254+0846

Imagen en el espectro óptico del conjunto SDSS J1254+0846, obtenida por el Baade Magellan Telescope del cerro Las Campanas, en Chile.

La imagen compuesta muestra los dos Quasars (en azul) y las colas tidales (amarillo), de ambas galaxias, que habrían generado un agujero negro supermasivo

Los cálculos astrofotográficos indican que quasars están separados uno de otro a 70.000 años luz (21 kpc), en dirección hacia la constelación de Virgo, específicamente en las coordenadas 12h 54m 54.90s +08° 46′ 52.30″ (J2000). En la imagen compuesta, el azul representa la captura en rayos X, mientras que el color amarillo representa el espectro visible.

Este importante descubrimiento viene a corroborar de manera categórica la teoría de la generación de quasars en la colisión de galaxias del profesor R.G Calberg en su trabajo “Quasar Evolution via Galaxy Mergers”, disponible aquí:

http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1990ApJ…350..505C&defaultprint=YES&filetype=.pdf

Sin duda, el trabajo de la astronomía profunda permite obtener cada vez mejor una comprensión de los mecanismos que llevaron al universo primitivo a alcanzar el modelamiento actual del cosmos.

Club de Astronomía 2010

Espectacular Explosión Solar el día 01-02-2010

Aprovechando el bake-out de los telescopios ultravioleta de SOHO, todas las miradas se han volcado en STEREO y LASCO. Este útlimo nos entregó ayer (01-02-2010) una espectacular imagen de una CME (Coronal Mass Ejection) expulsada por la corona solar, proveniente desde el lado más lejano del astro rey:

Espectacular CME SOHO 01-02-2010

Los datos cinemáticos indican que esta gran masa de material solar fue violentamente expulsada debido a la conjunción de los efectos de la mancha solar 1041 (de la familia del ciclo 24) y una fractura coronal situada 20° sobre el ecuador solar. La CME alcanzó una velocidad media de 1525 km/s, con una velocidad máxima detectada de 1969 km/s.

Imagen de GOES, mostrando el sunspot 1041 (abajo derecha) y el 1043 (centro)

Debido a la rotación solar, se espera que para los próximos días (10 y 11 de Febrero), la mancha 1041 y las fracturas coronales nos den la cara hacia la Tierra, con evidente posibilidad de recibir una tormenta solar Clase M. Mientras tanto, STEREO-B (STEREO Behind), nos proporciona esta espectacular imagen desde el otro lado del sol, evidenciando lo que se nos viene a medida que nuestra estrella complete su próxima revolución:

Imagen de STEREO-B captando la actividad del sunspot 1041 y la fractura coronal (zona oscura al centro del disco)

Hoy,  Spaceweather nos ha proporcionado esta fabulosa secuencia que muestra la evolución de la CME durante el transcurso del día. Se puede ver AQUÍ.

Club de Astronomía 2010.

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Espectacular Acercamiento de Marte el 29/01/2010

Nuestro planeta y Marte están a punto de tener un encuentro cercano. Desde Enero 26 hasta fin de mes, el planeta rojo se encontrará a tan sólo 99 millones de kilómetros de la Tierra, entregando una inigualable oportunidad para observar a este cuerpo, moviéndose por la constelación de Cáncer, muy próxima de Canis Minor (Noreste de la bóveda), y con una magnitud 1.28.

Ubicación de Marte durante el mes de Enero 2010

El punto más cercano se producirá el día 29 a las 16h, 36m GMT.  Para la comunidad astronómica, será una instancia ideal para la observación de la interesante atmósfera marciana, que durante este acercamiento ha de reaccionar generando suaves nubes que giran alrededor del planeta.

Insipientes nubes han de cubrir a Marte en esta temporada

Las próximas aproximaciones más importantes de Marte ocurrirán el 31 de julio del 2018 (57.6 millones de kms) y el 11 de  septiembre del 2035 (56.9 millones de kms). La máxima aproximación histórica ocurrió el 2003, cuando su aproximación alcanzó los 55,7 millones de kms.

Club de Astronomía 2010

Bienvenidos

Bienvenidos al blog oficial del Club de Astronomía . Aquí encontrarás la mejor información sobre astronomía, astrofísica, astronáutica y otros campos de interés. Te invitamos a participar en nuestro foro, con tus opiniones y datos.

El Pequeño Punto Azul Pálido

Ves el pequeño punto de la imagen? Es el planeta Tierra, a nada más ni nada menos que 6000 millones de kilómetros.

Esta imagen fue captada por la sonda Voyager I en 1990, por petición del científico y divulgador Carl Sagan. De acuerdo a los cálculos astrofotográficos ese punto azul pálido representa sólo 0.12 pixeles de la imagen, a 32° sobre la eclíptica.

Actualmente voyager se encuentra a más de 16.000 millones de kilómetros de la Tierra:

Distancia Actual de la sonda Voyager I

Trayectoria Voyager I (círculo rojo)

Algunos links de interés:

Voyager (en inglés, cortesía NASA)

http://voyager.jpl.nasa.gov/

http://www.solarviews.com/eng/vgrfs.htm

http://pds-rings.seti.org/voyager/mission/

En español:

http://www.upv.es/satelite/trabajos/Grupo2_99.00/misiones/voyager/voyager.html

Saludos Cordiales

Club de Astronomía 2010

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