La dinamo solar y el efecto del Sol en el clima de la Tierra

El Sol es la mayor fuente de energía externa que afecta al clima de la Tierra. Las variaciones a largo plazo de la órbita de la Tierra llevan a variaciones a largo plazo (~20-400 000 años) en la energía total recibida desde el Sol (ciclos de Milankovich) y respectivamente en la temperatura terrestre. Para escalas temporales más cortas, de décadas o siglos, la razón para los cambios inducidos por el Sol en el clima de la Tierra, son los cambios en el propio Sol.

Actividad solar Gráfico 1
Variaciones a largo plazo del campo magnético toroidal (línea azul) y poloidal (línea roja). Crédito: Academia Búlgara de las Ciencias

En el mínimo solar, el campo magnético del Sol recuerda al campo de un dipolo magnético, con las líneas de campo magnético en la dirección norte-sur. La rotación diferencial (más rápida en el ecuador y menor cuando se baja hacia los polos) extiende las líneas de campo magnético en la base de la zona de convección solar (~0,7 radios solares) dando lugar a un componente este-oeste, o campo toroidal. Las líneas de campos magnéticos surgen, atravesando la superficie solar en dos zonas observadas como manchas solares. Debido a la fuerza de Coriolis, la mancha solar principal (en la dirección de la rotación solar) que tiene la polaridad del su polo respectivo, está más cerca del ecuador que la mancha secundaria, con polaridad opuesta.

Con el avance del ciclo solar, las manchas solares aparecen a helioaltitudes menores y las manchas solares principales de ambos hemisferios se difunden por todo el ecuador y se cancelan entre sí. El resto de manchas solares primero cancelan el viejo campo poloidal y luego se acumulan para crear el campo poloidal del nuevo ciclo con una polaridad opuesta.

Actividad solar grafico 2
Las variaciones a largo plazo de la temperatura del aire de la superficie global (línea azul) y la actividad solar no relacionada con manchas solares (línea roja). Crédito: Academia Búlgara de las Ciencias

El campo toroidal, que es proporcional al número de manchas solares, determina la radiación electromagnética emitida desde el Sol, llamaradas solares y eyecciones de masa coronal, y el campo poloidal está relacionado con la velocidad del viento solar que alcanza a la Tierra. Ambos no son independientes, debido a que son manifestaciones de la actividad magnética solar, pero sus variaciones a largo plazo no son idénticas. También son diferentes sus efectos en la actividad geomagnética, magnetosfera, ionosfera y las capas de la atmósfera superiores e inferiores.

La irradiación solar total determina la energía total recibida desde el Sol. Sus variaciones a lo largo del ciclo de manchas solares de 11 años son demasiado pequeñas para tener en cuenta todo el cambio climático observado, pero se han encontrado unas variaciones mucho mayores en la parte UV del espectro solar que no alcanzan la superficie de la Tierra, sino que son completamente absorbidas en la estratosfera y determina el contenido de ozono y la temperatura, lo que influye en la dinámica de la estratosfera y a través de ella, en la dinámica de la troposfera, y por tanto en el clima y el tiempo.

Actividad solar grafico 3
Amplitud del máximo de manchas solares en ciclos solares consecutivos (línea roja) y velocidad de la circulación meridional profunda anterior a este máximo de manchas solares (línea azul). Crédito: Academia Búlgara de las Ciencias

Los efectos del viento solar son a través de la modulación del flujo de rayos cósmicos que afectan al ozono estratosférico y pequeños constituyentes, ionización de aerosoles y, por tanto, la absorbida radiación solar, el circuito eléctrico global, la distribución de la presión superficial y la circulación atmosférica. Las variaciones a largo plazo en las temperaturas globales se correlacionan mejor con las variaciones en el campo magnético poloidal solar.

Un elemento importante de la dinamo solar es la circulación meridional solar a gran escala, la cual transporta el campo magnético hacia los polos en la superficie para crear el campo poloidal del siguiente ciclo, y hacia el ecuador a las profundidades para generar el campo toroidal del siguiente máximo de manchas solares. La relación de la velocidad de la circulación superficial y de profundidad con la amplitud del campo magnético toroidal y poloidal del Sol determina el régimen de funcionamiento de la dinamo solar y permite a los hombres del tiempo pronosticar la futura actividad solar. No obstante, las medidas directas de la circulación superficial sólo están disponibles para un ciclo solar, mientras que la circulación de profundidad aún no puede medirse.

Se ha desarrollado un método por parte del Instituto de Influencias Solares-Terrestres en la Academia Búlgara de las Ciencias para una estimación de las variaciones a largo plazo de la velocidad de la circulación solar meridional superficial y de profundidad basándose en datos geomagnéticos. Se encontró que en un régimen “normal” una circulación profunda más rápida lleva a un máximo de manchas solares más alto, mientras que en periodos de mínimo solar más normales, la relación es la inversa.

Además, el régimen de operación de la dinamo solar está determinado por la difusividad media en las capas de zonas de convección implicadas en la circulación superficial y de profundidad, la cual depende de la proporción de velocidades de las ambas circulaciones, y está relacionada con la evolución a largo plazo de los campos toroidal y poloidal. Basándose en las velocidades esperadas, se prevé que el Sol entre en un periodo de baja actividad solar lo cual llevará a una bajada en la temperatura superficial de la Tierra. Esta conclusión está de acuerdo con los pronósticos solares derivados por otros métodos.


Fecha Original: 6 de junio de 2010
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Comment (1)

  1. Christian

    Es mas bien una duda, al final de este articulo dice “-se prevé que el Sol entre en un periodo de baja actividad solar lo cual llevará a una bajada en la temperatura superficial de la Tierra”, ¿alguien sabe de cuado ocurrira esta bajada en la temperatura?, ¿sera pronto?. Si es asi no se contradice con el efecto de un aumento en las temperaturas pedicho por el calentamiento global. Me surge esta duda por que ya he leido varias noticias, papers e investigaciones bastantes serias que le restan relevancia al calentamiento global antropogenico, es deecir causado por los humanos, y se lo atribuyen al sol, siendo este el el que causa los cambios mas significativos en el clima de la tierra, y si ahora los investigadores que han publicado este articulo predicen una bajada en las temperaturas, esto echa por suelo cualquier amenza que representase el CO2 u otros gases responsables del calentamiento global.
    Dejo la pregunta abierta de que opina el resto de los lectores
    saludos

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