He aquí por qué predecir el clima espacial es aún más difícil de lo que parece

Los recientes desarrollos a la vanguardia de la astronomía nos permiten observar que los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas tienen condiciones climáticas. De hecho, sabemos que otros planetas de nuestro propio sistema solar tienen condiciones climáticas, en muchos casos más extremas que el nuestro.

Nuestras vidas se ven afectadas por variaciones atmosféricas a corto plazo en las condiciones climáticas de la Tierra, y tememos que el cambio climático a largo plazo también tendrá un gran impacto. El término recientemente acuñado «clima espacial» se refiere a los efectos que ocurren en el espacio pero que afectan a la Tierra y las regiones que la rodean. Más sutil que la meteorología, el clima espacial generalmente actúa sobre los sistemas tecnológicos y tiene impactos potenciales que van desde la interrupción de las comunicaciones hasta las fallas de la red eléctrica.

La capacidad de predecir el clima espacial es una herramienta esencial para proporcionar advertencias, de modo que se puedan intentar medidas de mitigación y, con suerte, en casos extremos, evitar un desastre.

La historia de las previsiones meteorológicas

Ahora estamos acostumbrados a pronósticos meteorológicos a gran escala que son bastante precisos en una escala de tiempo de aproximadamente dos semanas.

La predicción científica del tiempo comenzó hace aproximadamente un siglo, con el término «frente» asociado con la Primera Guerra Mundial. El pronóstico del tiempo se basa en un buen conocimiento de la teoría subyacente, codificada en programas informáticos masivos que se ejecutan en las computadoras más avanzadas, con enormes cantidades de datos de entrada.

Los satélites que monitorean constantemente pueden medir aspectos importantes del clima, como el contenido de humedad. También se pueden tomar fácilmente otras medidas, por ejemplo, con los casi 2.000 globos meteorológicos que se lanzan todos los días. La exploración de los límites de la predicción meteorológica dio origen a la teoría del caos, a veces denominada «efecto mariposa». La acumulación de errores da como resultado el límite práctico de dos semanas.

Por otro lado, ¡el pronóstico del clima espacial solo es realmente confiable con una hora de anticipación!

Efectos solares

La mayoría de las condiciones meteorológicas espaciales se originan en el sol. Su atmósfera más externa sopla a través del espacio a velocidades supersónicas, aunque a una densidad tan baja que el espacio interplanetario está más enrarecido que lo que se considera un vacío en nuestros laboratorios. A diferencia de los vientos de la Tierra, este viento solar lleva un campo magnético. Es mucho más pequeño que el campo de la Tierra que podemos detectar con una brújula en la superficie, y mucho más pequeño que el que está cerca de un imán de nevera, pero puede interactuar con la Tierra, con un papel importante en la meteorología espacial.

Sin embargo, el viento solar muy delgado, con un campo magnético muy débil, puede afectar a la Tierra en parte porque interactúa con una gran burbuja magnética alrededor de la Tierra, llamada magnetosfera, en un área muy grande, al menos cien veces más grande que la superficie. de nuestro planeta. Al igual que una brisa que apenas se puede mover, un cable puede mover un enorme velero cuando está atrapado en grandes velas, el efecto del viento solar, por su presión directa (como en una vela) o por su campo magnético que interactúa con la Tierra, puede ser enorme.

Como punto de origen, el sol mismo es una masa burbujeante de gases calientes y campos magnéticos, y su interacción es compleja, a veces incluso explosiva. Los campos magnéticos se concentran cerca de las manchas solares y producen fenómenos electromagnéticos como erupciones solares (el nombre lo dice todo) y eyecciones de masa coronal. Al igual que ocurre con los tornados en la Tierra, generalmente sabemos cuándo las condiciones son favorables para estas explosiones localizadas, pero una predicción precisa es difícil.

Incluso una vez que se detecta un evento, si una gran masa de gas rápido, caliente y denso se atrae en nuestra dirección (y esa «nube», a su vez, es difícil de detectar, viniendo sobre nosotros contra el resplandor del sol), hay es otro factor que complica la predicción de su peligro.

Detección de campo magnético

A diferencia del contenido de agua detectable, a veces incluso visible, en la atmósfera, que es tan importante en meteorología, el campo magnético de gas expulsado por el sol, incluso en nubes calientes y más densas de explosiones, es casi imposible de controlar. El efecto de una nube interplanetaria aumenta enormemente si la dirección de su campo magnético es opuesta al propio campo de la Tierra donde golpea la barrera de la magnetosfera terrestre. En este caso, un proceso conocido como «reconexión» permite que gran parte de la energía de la nube se transfiera a la región cercana a la Tierra y se acumule en gran medida en el lado nocturno, a pesar de que la nube golpea desde el lado que mira hacia el sol.

A través de procesos secundarios, que generalmente implican una reconexión adicional, esta energía produce efectos de clima espacial. Los cinturones de radiación de la Tierra pueden estar sometidos a una gran tensión, poniendo en peligro a los astronautas e incluso a los satélites. Estos procesos también pueden producir auroras luminosas, cuya belleza esconde el peligro ya que a su vez producen campos magnéticos. Se produce un efecto generador cuando las auroras danzantes hacen variar los campos magnéticos, pero a diferencia de los generadores que producen gran parte de nuestra electricidad, los campos eléctricos de las auroras no están controlados.

Los campos eléctricos de la aurora son pequeños e indetectables para los sentidos humanos. Sin embargo, en un área muy grande pueden acumularse para aplicar una tensión considerable. Es este efecto el que representa un peligro para nuestra infraestructura más grande, como las redes eléctricas. Para predecir cuándo podría suceder esto, necesitaríamos medir el tamaño y la dirección del campo magnético en una nube espacial entrante desde la distancia. Sin embargo, este campo invisible es sigiloso y difícil de detectar hasta que casi está sobre nosotros.

Monitores de satélite

Según las leyes gravitacionales de las órbitas, un satélite que monitorice constantemente los campos magnéticos mediante medición directa debe estar a unos 1,6 millones de kilómetros de la Tierra, entre nosotros y el sol cien veces más lejos. Una nube magnética que causa efectos menores en el clima espacial suele tardar unos tres días en viajar desde el sol a la Tierra. Una nube verdaderamente peligrosa, procedente de una explosión solar más grande, puede tardar tan solo un día. Debido a que nuestros satélites de vigilancia están relativamente cerca de la Tierra, no conocemos la dirección crucial del campo magnético hasta como máximo una hora antes del impacto. No es mucho tiempo para preparar las infraestructuras vulnerables, como las redes eléctricas y de comunicación y los satélites, para sobrevivir mejor.

Dado que las flotas de satélites necesarias para dar una mejor advertencia ni siquiera están en los tableros de dibujo, tenemos que confiar en la suerte frente al clima espacial. El hecho de que el próximo máximo solar, cuando la superficie del sol está más activa durante un ciclo y se espera que alcance su punto máximo en 2025, es quizás un poco reconfortante.

Podría haber sido Mark Twain quien dijo que “es difícil hacer predicciones, especialmente sobre el futuro”, pero ciertamente es cierto en el caso del clima espacial.

Este artículo de Martin Gerard Connors, profesor de física y ciencia espacial en la Universidad de Athabasca, se vuelve a publicar de The Conversation con una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.