Introducción

Meteorología espacial

En la Tierra se dan violentos fenómenos meteorológicos como tormentas de nieve y aguaceros intensos con rayos, truenos y relámpagos. En el espacio exterior, fuera de la atmósfera terrestre, pueden darse otro tipo de tormentas, nos referimos a ellas como “tormentas solares”. Al igual que sus pares terrestres, las tormentas solares también pueden causarnos problemas, por ejemplo, por nuestra alta dependencia tecnológica de los satélites. Normalmente, los efectos de estas tormentas sólo son relevantes para los sistemas embarcados y para los astronautas en misiones espaciales, pero, en situaciones extremas su influencia se hace perceptible en la tierra, a ras de suelo. Antes de presentar estas “tormentas solares” y sus potenciales consecuencias en los seres humanos, vamos a ver que tiene que ver nuestra posición en el espacio con todo esto.

La Heliosfera

El “espacio interplanetario” es el espacio existente entre los planetas de nuestro sistema solar, toda esta inmensa región que va desde el Sol hasta más allá de la órbita de Neptuno, se conoce como “La Heliosfera”. “Helios” es la palabra griega que significa “Sol”, utilizada como prefijo describe la extensa región del espacio interplanetario que está bajo la influencia del Sol.

Helios, el dios del Sol

Helios es el dios del Sol en la mitología griega y se representa montado en una cuadriga tirada por caballos de fuego, cabalgando en el cielo para traer luz a la Tierra.

¿Cómo visualizar la Heliosfera? Podemos imaginar una vasta burbuja magnética (véase la figura inferior) que contenga todo el sistema solar (Sol, planetas y otros cuerpos), el viento solar, el campo magnético interplanetario, así como los “rayos cósmicos” y el polvo interplanetario.

Representación esquemática de la Heliosfera (Cortesía de NASA).

Representación esquemática de la Heliosfera (Cortesía de NASAi).

El espacio interplanetario es un medio muy rarificado, aunque en absoluto vacío, que tiene su propio tiempo meteorológico – su propia meteorología espacial. El “tiempo espacial” que tendremos en nuestro entorno terrestre local depende de la posición de la Tierra respecto al Sol, del comportamiento del Sol y de las características del campo magnético de la Tierra y de su atmósfera. La meteorología espacial describe y estudia los procesos físicos inducidos por la actividad solar que tienen repercusión en nuestro entorno terrestre, en los sistemas tecnológicos terrestres, en los embarcados en satélites y naves espaciales, y en la actividad humana, así como en los propios humanos y su salud. Los principales objetivos de la meteorología espacial son establecer la base científica necesaria para la comprensión de dichos fenómenos y el desarrollo de instrumentos operativos para prevenirlos, preverlos y predecirlos. Aunque no seamos conscientes de ello, los fenómenos meteorológicos espaciales afectan a todo el mundo, directa o directamente, y en mayor o menor medida. Antes de entrar en los detalles, vamos primero a hablar del Sol, el ente motor de nuestra “tiempo” espacial.

El motor local de la meteorología espacial

Nuestro Sol no es una estrella especialmente destacable en el conjunto de estrellas de la Vía Láctea; sin embargo es dinámico y tiene características interesantes, que son vitales para nosotros, habitantes de su tercer planeta. El Sol tiene un ciclo de actividad de 11 años, aproximadamente; cuando la actividad solar es baja, el ciclo solar está en su mínimo, y cuando esta actividad devine paroxística, estamos en el máximo del ciclo solar. Los fenómenos asociados a la actividad solar pueden observarse con telescopios y detectores embarcados en satélites y sondas interplanetarias y, en consecuencia, el Sol puede observarse en diferentes “colores visibles” (y otros no perceptibles por el ojo humano). Los físicos se refieren a todas estas observaciones como “observaciones realizadas a diferentes longitudes de ondas”, o lo que es lo mismo en diferentes partes del espectro electromagnético. Estas observaciones nos permiten estudiar regiones del Sol a diferente profundidad. Por ejemplo, las observaciones en rayos X nos permiten estudiar la corona solar y ver cuándo y cómo la actividad solar se manifiesta ahí. En las figuras situadas más abajo puede verse cómo cambia el aspecto del Sol cuando es observado en rayos X, des de un máximo del ciclo solar (a la izquierda) hasta el siguiente mínimo (a la derecha). En el mínimo no se percibe manifestación alguna de la actividad solar,

El Sol cambiante, tal como se observa en rayos X. Cortesía de SXT/Yohkoh.

El Sol cambiante, tal como se observa en rayos X. Cortesía de SXT/Yohkohi.

¿Por qué la Meteorología espacial nos debe interesar?

¿Por qué la Meteorología espacial es de interés para la Tierra? Hay diversas respuestas para esta pregunta. En primer lugar, la sociedad actual es fuertemente dependiente de los sistemas espaciales embarcados, y lo será más en el futuro, y estos sistemas son muy variables con las condiciones meteorológicas espaciales. Además, los sistemas tecnológicos son cada vez más sensibles a las condiciones espaciales reinantes (por ejemplo, la miniaturización de dispositivos). Finalmente, hay desarrollos y exploraciones para los cuales la meteorología espacial puede ser muy importante: colonias en Marte, minería asteroidal, turismo espacial, hoteles espaciales, tecnología y logística del transporte espacial, oportunidades comerciales en la Estación Espacial Internacional (ISS); paneles solares, etc.

Afortunadamente para los investigadores que trabajan en la Física de la relación Sol-Tierra, el estudio de cómo el Sol y la Tierra se hallan conectados ya ha llegado a un nivel que ya es posible empezar a construir modelos y realizar predicciones que empiezan a ser útiles, en Meteorología Espacial. Es importante llegar a poder predecir el tiempo espaciali tal como se hace con el tiempo terrestre, pero la predicción debe complementarse con medidas de prevención que amortigüen los efectos indeseados causados por la actividad solar. En la Tierra tenemos casas que nos protegen de los elementos desatados, en el espacio los satélites están protegidos por blindajes protectores. Sin embargo, en determinadas ocasiones, estas protecciones no son suficiente y deben tomarse mediad suplementarias (por ejemplo, en caso de una tormenta solar, un astronauta necesita protegerse en un refugio especial en su nave). Es por ello que la predicción deviene especialmente importante, pues nos alerta cuando se producen en el espacio estos sucesos meteorológicos tormentosos.

Fenómenos de meteorología especial que se dan en el entorno cercano de la Tierra

Partículas energéticas cargadas

Para los satélites que orbitan la Tierra y las misiones interplanetarias, las tres componentes más importantes de la heliosfera son:

  1. Los cinturones de radiación de la Tierra (protones y electrones atrapados en botellas magnéticas), conocidos como los cinturones de van Allen.
  2. Sucesos energéticos de partículas solares, especialmente los sucesos de protones solares.
  3. Los rayos cósmicos galácticos que se originan fuera de la heliosfera.

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Technical Space Weatheri Effects

Space-based

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Ground-based

Geomagnetically induced currents

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Biological Space Weatheri Effects

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