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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