MANCHAS SOLARES: INVESTIGACION

En un importante avance que ayudará los científicos a desentrañar misterios del Sol y su impacto sobre la Tierra, científicos han creado el primer modelo por ordenador exhaustivo de manchas solares. La investigación fue financiada por la National Science Foundation (NSF) el año pasado.

Las simulaciones de altas resoluciones de manchas solares abren caminos a los científicos para aprender más sobre las misteriosas zonas oscuras sobre la superficie del Sol, estudiadas primero por Galileo. Las manchas solares están asociadas con masivas expulsiones de plasma cargado que pueden causar tormentas geomagnéticas e interferir las comunicaciones y los sistemas de navegación ( como fue el caso reciente del satelite Galaxy 15 que literalmente fue freido por la tormenta de iones).

Están conectadas a variaciones en el rendimiento solar que puede afectar el tiempo en la Tierra y extiende una sutil influencia sobre los climas."Entendiendo la complejidad en el campo magnético solar es clave para anticipar el 'tiempo espacial'," dijo Richard Behnke de NSF's Division of Atmospheric Sciences. "Si tenemos un modelo de mancha solar, deberíamos ser capaces de predecirlas y estar mejor preparados para las potenciales serias consecuencias aquí en la Tierra de estas violentas tormentas en el Sol.

"Los científicos en el National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Boulder, Colo., colaboraron con colegas en el Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) en Alemania, armando en un ordenador código que había sido creado en la University of Chicago."Esta es la primera vez que tenemos un modelo de una completa mancha solar," dijo el autor del informe Matthias Rempel, un científico en la NCAR's High Altitude Observatory."Si quieres entender todos los implicados en el sistema atmosférico de la Tierra, tienes que entender como las manchas solares emergen y evolucionan.

Nuestras simulaciones avanzarán la investigación del funcionamiento interno del Sol así como las conexiones entre el rendimiento solar y la atmósfera de la Tierra." Desde que los flujos hacia el exterior desde el centro de las manchas solares fueron descubiertos hace 100 años, los científicos han trabajado para explicar la compleja estructura de las manchas solares, el número de las cuales llegan al cénit y menguan durante el ciclo solar de 11 años.

Las manchas solares se acompañan de intensa actividad magnética que está asociada con las erupciones solares y masivas expulsiones de plasma que puede sacudir la atmósfera de la Tierra. El daño resultante a las redes de alimentación, en satélites y otros sistemas tecnológicos sensibles tienen un coste económico en un cada vez mayor número de industrias.

Crear tal detallada simulación no habría sido posible ni siquiera hace unos pocos años, no antes de la última generación de superordenadores y una creciente red de instrumentos para observar el Sol. Los nuevos modelos de ordenador capturan pares de manchas solares con polaridad opuesta. En asombroso detalle, revelan la región central oscura, o umbra, con puntos más brillantes, también telarañas de alargados y estrechos filamentos con flujo de masa saliendo de puntos en la región en penumbra del exterior.

También capturan los flujos y movimientos de energía debajo de las manchas solares, y que no son directamente detectables por instrumentos. Los modelos sugieren que el campo magnético dentro de las manchas solares necesitan estar inclinados en ciertas direcciones para crear tales complejas estructuras.

Los autores concluyen que hay una explicación física unificada para la estructura de las manchas solares en umbra y penumbra que es la consecuencia de convección en un campo magnético con variantes propiedades.

Las simulaciones pueden ayudar a los científicos a descifrar las misteriosas, fuerzas por debajo de la superficie del Sol que causan las manchas solares. Tal trabajo debería llevar a un mejorado entendimiento de variaciones en el rendimiento solar y su impacto en la Tierra.Para crear las simulaciones, el equipo de investigación diseñó un dominio virtual de tres dimensiones, midiendo unos 31,000 millas por 62,000 millas, y aproximadamente 3,700 millas en profundidad -- un espacio tan largo como ocho veces el diámetro de la Tierra, y tan profundo como el radio de la Tierra.

Los científicos luego usaron una serie de ecuaciones envueltas en leyes fundamentales físicas de transferencia de energía, dinámica de fluidos, inducción magnética, retroalimentación, y otros fenómenos para simular manchas solares dinámicas en 1,8 billones de puntos de red dentro del dominio, cada uno espaciado unas 10 a 20 millas entre ellos. Solventaron la ecuación sobre el nuevo superordenador de NCAR, una máquina de IBM que puede realizar 76 billones de cálculos por segundo. Se recurrió a observaciones detalladas en aumento de una red de instrumentos tanto terrestres como espaciales para verificar que los modelos capturaron manchas solares realistas.

Los nuevos modelos son de lejos más detallados y realísticos que anteriores simulaciones que fallaron en capturar la complejidad de la región exterior en penumbra.Los investigadores avisaron, sin embargo, que incluso su nuevo modelo no captura perfectamente la longitud de los filamentos en partes de la penumbra. Ellos pueden redefinir el modelo colocando la red de puntos más cercanos, pero eso necesitaría más capacidad de procesado que la actualmente disponible. "Avances en la capacidad de los superordenadores están permitiéndonos acercarnos a algunos de los más fundamentales procesos del Sol," dijo Michael Knölker, director del NCAR High Altitude Observatory y coautor del artículo. "Con esta simulación avanzada, un amplio conjunto de ideas físicas están surgiendo que los observadores han asociado con la apariencia, formación, dinámica y decaimiento de las manchas solares en la superficie del Sol.

" El sol no se ha puesto aún por última vez. "

Podemos seguir investigando.

"End of transmission"