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David Hathaway: Ultima Actualización del Ciclo Solar

1 junio 2010 710 comentarios

No todo es actividad solar – sismos. Ya he hablado algunas veces de otros efectos producidos por la actividad solar en nuestro planeta. El siguiente artículo proporciona otro importante factor en juego con la actividad solar: La variación climática. Espero sea de vuestro agrado.

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DAVID HATHAWAY: ULTIMA ACTUALIZACIÓN DEL CICLO SOLAR

Desarrollado por Astro – Club de Astronomía

Junio 2010

 

Los Ciclos Solares son más Inestables de lo que se Pensaba

Desde mediados del siglo XVII y hasta nuestros días, el estudio de la actividad solar, ha alcanzado niveles de profundidad impresionantes, hasta el punto que ha permitido generar, con extraordinaria precisión y confiabilidad, diversos sistemas de pronóstico que han resultado extraordinariamente certeros. Junto a ésto, se logró derribar el paradigma de que los ciclos solares son periódicos e invariables. Los estudios de Wolf (1852) ya indicaban fluctuaciones del ciclo solar, que fueron posteriormente corroboradas por Waldmeier (1935) y Wilson (1988). El sol no es una estrella invariable, y aunque los factores de su inestabilidad aún no están bien definidos, su comportamiento ha de afectar estrechamente el vecindario del sistema solar, incluyendo el planeta Tierra.

Mecanismos de Análisis de la Actividad Solar en base al SSN

Un puñado de modelos han de ser utilizados para analizar el comportamiento solar, todos éllos en base al SSN (solar spot number), o número de manchas solares. El modelo de Nordemman (1992), que permite predecir un comportamiento a corto plazo (5-7 meses), el modelo de Ellie &  Schwentek (1992) que utiliza promedios de manchas solares trimestrales para obtener una media anual, y el más actualizado, el modelo de Hathaway y Wilson (1993), que propone la observación del número mensual de manchas solares (MSSN).

En su trabajo “The Shape of the Solar Cyclehttp://solarscience.msfc.nasa.gov/papers/hathadh/HathawayWilsonReichmann1994.pdf, Hathaway y Wilson han de estimar el comportamiento del ciclo en un rango no mayor a un mes, basado en el número internacional relativo de manchas solares. El análisis gráfico logró finalmente demostrar una importante asimetría de los ciclos solares. Así, mientras que los ciclos #18, #19, #20, #21, y #22 fueron bastante largos intensos, los ciclos #12-16 fueron débiles y cortos. El trabajo de Hathaway también logró demostrar que la amplitud de los ciclos en el tiempo, que se pensaba era constante de 11 años, podía tener fluctuaciones que iban entre los 9 y 14 años.

Número Internacional Relativo de Manchas Solares. Nótese las fluctuaciones en amplitud para los distintos ciclos registrados.

El Número de Manchas y la Radiación Solar TSI (Total Solar Irradiance)

Un disco solar poblado de manchas podría suponer una disminución de la radiación solar total. Esta aseveración es falsa, puesto que la radiación solar aumenta considerablemente durante periodos con gran cantidad de manchas solares. Si bien una mancha solar significa un oscurecimiento de pequeñas porciones del disco, las observaciones indican que los bordes de estas anomalías emiten un 30% más de brillosidad de lo normal, aumentando la radiación promedio. Entonces, es posible decir que un disco limpio (sin presencia de manchas) emite una menor cantidad de radiación hacia la Tierra y el espacio. Esto es un dato no menor, puesto que en periodos con bajo número de manchas, el calor (una de las formas de radiación proveniente desde el sol) podría, eventualmente descender, descencadenando cambios globales en la mecánica del funcionamiento de nuestro planeta. Esto ha quedado demostrado en las observaciones de los ciclos solares #5, #6, y #7, correspondientes al Mínimo de Dalton (1800) (ver figura superior). Durante el primer cuarto del siglo XVII, gran parte de Europa estuvo sumida bajo inviernos crudos y largos. Dalton atribuyó este anómalo comportamiento climatológico al descenso del número de manchas solares  durante ese periodo.

Hathaway y la Predicción del los Ciclos Solares Venideros

De acuerdo a los últimos análisis realizados por David Hathaway, el panorama para el ciclo que estamos comenzando (#24) se ve desalentador:

Ultima Actualización del Modelo Predictivo de Actividad Solar de Hathaway

Como puede apreciarse, el número de manchas solares previsto será bastante menor que el observado en el pasado ciclo #23. Esto implica una cantidad mayor de días con disco limpio, lo que conllevaría, en estricto rigor, a una disminución del TSI. El siguiente gráfico muestra la tasa de radiación solar desde 1980 hasta abril de 2010:

Radiación Solar (TSI) Periodo 1980-2010

En el esquema, es posible notar una tendencia a la baja. Esto corrobora el modelo de Hathaway, sobre el indicio de un ciclo #24 debilitado. De manera indirecta, nos permite inferir una disminución de la interacción energética proveniente del sol, afectando algunas variables terrestres, como la temperatura superficial del mar (SST), el albedo, y factores climatológicos (nubosidad, pluviosidad, etc).

Estudios revelaron que la radiación solar descendió algo más de un 0.1% durante el Mínimo de Dalton.  Casi 120 años antes, durante el Mínimo de Maunder (1680) otro de los famosos mínimos solares modernos, disminuyó en un 0.6% la radiación solar sobre la Tierra. Esto fue lo suficiente como para producir importantes cambios térmicos en el hemisferio norte del planeta, como muestran los estudios paleoclimáticos recientes realizados por NASA:

Chilly Temperatures During the Maunder Minimum

Temperaturas del Hemisferio Norte durante el Minimo de Maunder (1680)

Conclusiones y Discusión Final

Los últimos análisis realizados por David Hathaway indican una importante tendencia al debilitamiento de la intensidad de los ciclos solares futuros. Sus estudios, basados en el número relativo de manchas solares, proporcionan, de manera indirecta, un indicador de la radiación solar, puesto que la presencia de manchas en el disco solar puede variar el valor del TSI. En los días con “disco limpio”, la radiación disminuye, y ocurre lo contrario en días con gran cantidad de manchas. Esta relación parece haber sido comprobada en los últimos dos mínimos solares (Maunder y Dalton), en donde la disminución de la radiación solar significó la baja de la temperatura global del planeta, sumiendo a la Tierra, especialmente el hemisferio norte, en crudos y largos inviernos.

Se Viene Entonces una Época de Frío?

En base a lo expuesto en el presente documento, la posibilidad de una inminente “época de frío” parece ser considerablemente cierta, Al ser información proveniente de data real, el error matemático se reduce en sobremanera, por lo que la confiabilidad de la magnitud de los pronósticos es importante. Desafortunadamente, el método de evaluación mensual de Hathaway es muy sensible a las variaciones, dado que el espacio muestral es pequeño (un mes en un periodo de 11 años significa un porcentaje de representatividad del 0.75%). Las tendencias tampoco logran ser lo suficientemente convincentes, pero si podrían ser de utilidad para determinar una extrapolación en un periodo futuro, pequeño, pero significativo. Es por eso que el monitoreo solar DEBE ser diario, porque las posibilidades de que una variable cambie repentinamente es bastante amplia, dada la impredicibilidad del comportamiento de nuestro astro rey.

Referencias

The Maunder Minimum:

http://bill.srnr.arizona.edu/classes/182h/Climate/Solar/Maunder%20Minimum.pdf

Little Ice Age – Michael E. Mann:

http://www.meteo.psu.edu/~mann/shared/articles/littleiceage.pdf

The Effect of the Solar Radiation Variation on the Climate of the Earth – M. I. Budyko

http://aos.princeton.edu/WWWPUBLIC/gkv/history/Budyko69.pdf

The Sun’s Total Irradiance: Cycles, Trends and Related Climate Changes Uncertanties since 1976 – Claus Fröhlich:

http://ieg.or.kr/abstractII/G0102523037.PDF

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Astro – Club de Astronomía 2010


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