Efectos de los Agujeros Coronales en la Mecánica Atmosférica Terrestre

Introducción

Como bien es sabido, este último mínimo solar ha sido el excepcionalmente profundo, alcanzando el valle entre los años 2008 y 2009. El SSN (solar sunspot number – número de manchas solares) ha sido el más bajo desde 1913, solamente superado por los registros de Dalton (1800). La disminución de los efectos solares propiciaría condiciones sin precedentes para estudiar de manera aislada una importante gama de parámetros atmosféricos, los cuales suelen verse alterados por la actividad solar. Sin embargo, no todo salió como lo planeado; el sol ha mantenido una importante cantidad de fenómenos puntuales de gran magnitud que han generado disturbios importantes en la mecánica atmosférica.

Trend del Número de manchas solares y CMEs en el Valle de Actividad Solar 2008-2009

El debilitamiento de la Corona Solar y la Producción de Agujeros Coronales

Corría el año 2008, y a medida que nos movíamos hacia el abismo del mínimo solar, los sistemas de monitoreo solar en órbita y en tierra registraron valores persistentes en la magnitud de la radiación UV y el flujo de radiación. Esto era impulsado por la generación espontánea de agujeros coronales, en las regiones ecuatoriales del disco solar. agujeros coronales de tamaño considerable, y cercanos al plano eclíptico sol-tierra, pueden, en la mayoría de los casos, generar incrementos de la velocidad del viento solar y chorros de plasma de alta velocidad (High Speed Stream HSS). Cuando un HSS interactúa con el viento solar común, suele producir un fenómeno denominado CIR (corotating interaction regions). Las observaciones por parte del SIDC (Bélgica), indican que las condiciones CIR en las proximidades de la órbita terrestre podría ser el causante del incremento del índice kp. El aumento de agujeros coronales durante periodos de mínima solar podría deberse en gran parte al debilitamiento de la corona. En su trabajo «Latitude Distribution of Polar Magnetic Flux in the chromosphere near to Solar Minimum» (http://iopscience.iop.org/0004-637X/669/1/636/pdf/0004-637X_669_1_636.pdf) el autor N.E. Raouafi explica este debilitamiento por variaciones magnéticas durante periodos de actividad solar baja. Cabe recordar que gran parte de la actividad termonuclear desde el interior del sol, especialmente desde la zona convetiva, suele ser restringida hacia el espacio por las regiones exteriores. El debilitamiento de la corona permite una mayor permeabilidad dejando liberar grandes chorros de plasma en el vecindario del sistema solar interior.

Interacción Térmica entre la Capa de Zona Convectiva y la Corona Solar

Ciclicidad de Perturbaciones en la Thermosfera Terrestre como Consecuencia de Agujeros Coronales

En muchas ocasiones, los agujeros coronales suelen permanecer durante varias rotaciones solares, produciendo una frecuencia definida de periodos con HSS en las regiones geoefectivas. Existe, por lo tanto, un periodo controlado donde los efectos del aumento de la velocidad afectan las regiones altas de la atmósfera terrestre, generando efectos de harmonía, especialmente en la ionosfera y la termósfera. Junto con esto, es preciso indicar las variaciones geomagnéticas involucradas al incremento de la velocidad del plasma, descritas en el artículo https://clubdeastronomia.wordpress.com/2010/05/28/prediccion-sismica-a-corto-plazo-variaciones-de-la-ulf-geomagnetica/.

Las observaciones realizadas por CHAMP (http://op.gfz-potsdam.de/champ/) han evidenciado importantes peaks de densidad de la termósfera durante periodos con alta velocidad de viento solar. De manera paralela, estos incrementos se han coincidido con las variaciones del vector geomagnético Bz, el cual alterna su polaridad en condiciones HSS.

Seguimiento de Agujeros Coronales no Geoefectivos

Un agujero coronal es particularmente geoefectivo cuando se cumplen dos condiciones esenciales: a) posición del agujero cercano al plano tierra-sol y b) en el disco solar que enfrenta a la Tierra. Pero, cómo saber las condiciones de un agujero coronal en el lado más lejano del sol?. Para esta respuesta, la solución la proporcionaría un Mapa Carrington que es una extensión bidimensional de la superficie solar. Estos esquemas compuestos pueden proporcionar características de agujeros coronales y otras anomalías fuera del ángulo óptico con gran precisión, lo que permite predecir con importante precisión los efectos cuando estas anomalías enfrenten el planeta.

Mapa Carrington, generado en base a la Composición de imágenes de SDO.

En este servidor (http://secchi.nrl.navy.mil/synomaps/) hay disponible una variada gama de mapas solares bidimensionales, usados para la observación del comportamiento solar en coordenadas heliográficas.

Variaciones Ionosféricas Causadas por Agujeros Coronales

En el caso de la ionosfera, el comportamiento registrado en periodos de HSS indican variaciones significativas en el TEC, tal y como se describe en los artículos https://clubdeastronomia.wordpress.com/2010/04/28/agujero-coronal-dara-la-cara-a-la-tierra-el-3-de-mayo-de-2010/ y https://clubdeastronomia.wordpress.com/2010/06/07/el-misterio-de-las-variaciones-tec-previo-a-eventos-sismicos/. En la gran mayoría de los casos, el aumento de la velocidad del plasma está relacionado a un aumento del TEC, como muestra la siguiente correlación:

Evaluación de la Correlación entre HSS y TEC por un periodo de 36 días, durante el año 2008

En élla es claramente visible la proporcionalidad de comportamiento entre el HSS y las variaciones del TEC ionosférico. Es importante notar que las variaciones observadas, en la mayoría de los casos oscila entre 7 y 9 días. Si esto es un patrón persistente en el tiempo, y basado en la relación existente entre TEC y foF2 descrita en el documento http://www.earth-prints.org/bitstream/2122/834/1/03Kouris.pdf, la correlación entre variación ionosférica-sísmica parece ser bastante cierta, tal y como se plantea en el trabajo «Day-Time Variation of foF2 Connected to Strong Earthquakes» http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/9/53/2009/nhess-9-53-2009.pdf.

Referencias

Ionosphere responses to solar wind HSS – Jiuhou Lei (http://ccar.colorado.edu/muri/2008GL035208.pdf)

Impact of CIR Storms on Thermosphere DensityVariability during the Solar Minimum of 2008 – Jiuhou Lei (http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1004/1004.4593.pdf)

Envolving Coronal Holes and Interplanetary Erupting Stream Disrubances – Rajendra Shelke (http://www.ias.ac.in/jaa/junsep2006/JAA05.pdf)

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