La meteorologia espacial

Quan parlem de meteorologia, ràpidament associem que estem parlant de quin temps fa a la Terra, més concretament al lloc on vivim, si plou, fa sol, etc. Sovint escoltem les previsions del temps per saber quin temps farà el cap de setmana, si podrem fer aquella excursió que fa dies tenim planejada, o si hi haurà neu a les muntanyes. Però, ens hem preguntat mai quin temps fa a l’espai?

El Sol ens envia contínuament una gran quantitat de radiació i partícules carregades (vent solar). Afortunadament, l’atmosfera terrestre i el camp magnètic ens fan d’escut, ens protegeixen i permeten la vida a la Terra. Però què passa quan aquesta activitat solar s’incrementa de manera brusca? Ens pot afectar d’alguna manera?

En aquest article es pretén donar una visió general de la meteorologia espacial, la ciència que estudia l'activitat solar i els efectes que aquesta produeix a la Terra i el seu entorn per poder predir possibles impactes al planeta, especialment en els sistemes biològics i tecnològics.

L'activitat solar té el seu origen en el camp magnètic del Sol. Una de les manifestacions més característiques de l'activitat solar són les taques solars (figura 1, esquerra), que apareixen sobre la superfície del Sol (fotosfera). Les taques solars són regions del Sol on el camp magnètic és molt intens i la temperatura és menor que a la resta de la fotosfera (fins a 2.000 graus menys); per aquesta raó es veuen més fosques. Algunes vegades, aquestes taques solars estan lligades a posteriors ejeccions de massa coronal.

Una ejecció de massa coronal (figura1, dreta) és una explosió violenta que expulsa milions de tones de material de la corona solar i potents camps magnètics cap a l’espai, en la direcció en què ha succeït, i que poden provocar importants efectes si arriben a la Terra. Quan aquestes partícules carregades i el camp magnètic expulsat per una ejecció de massa coronal col·lideix amb el camp magnètic de la Terra (2-3 dies després de sortir del Sol), aquest es veu significativament alterat i es produeix el que coneixem com una tempesta geomagnètica. Un dels fenòmens més significatius que s’observa quan hi ha una tempesta geomagnètica són les aurores (figura 1), que no són res més que la interacció entre les partícules energètiques d’origen solar i les partícules neutres de l’atmosfera.

Figura 1. Esquerra superior: Imatge en blanc i negre de la fotosfera solar presa per l'Observatori de l'Ebre, en què s'observen les taques solars (20 d'octubre de 2011). Dreta superior: Ejecció de massa coronal succeïda el 22 d’octubre de 2011. La imatge va ser presa pel satèl·lit SOHO. Es nota clarament la gran ejecció de massa a la part superior esquerra de la imatge. Aquesta ejecció de massa coronal que va sortir del Sol el 22 d’octubre va impactar a la Terra el 24 d’octubre de 2011, i va causar aurores brillants a latituds més baixes del que és habitual i efectes en els serveis de posicionament i telecomunicacions a latituds altes. Inferior: Imatge de l’aurora presa per Malcolm Park des d'Ontario, Canadà, el 24 d’octubre de 2011.

L'activitat solar ha existit sempre, però el seu impacte en la vida de les persones ha anat augmentant a mesura que som més dependents de la tecnologia per a la nostra vida quotidiana. Anteriorment a l'era espacial i a l'ús de les tecnologies, l'únic efecte que podia tenir l'activitat solar sobre la vida de les persones era l'observació de les aurores. Actualment, l'efecte de l'activitat solar és més significatiu, especialment durant esdeveniments extrems. En aquests casos pot afectar el funcionament dels satèl·lits, per tant, multitud de serveis poden quedar-ne afectats; com ara els sistemes de navegació per satèl·lit i les telecomunicacions, que alhora afecten el transport aeri, marítim i terrestre. També hi pot haver incidents en els transformadors elèctrics (figura 2), de manera que pot afectar el subministrament elèctric en grans àrees poblades (com va passar el 13 de març de 1989, quan tota la regió del Quebec va estar nou hores sense llum) i pot fallar també la seguretat en el transport ferroviari (com es creu que va passar al gener del 2000 a Noruega). Els astronautes han de prendre certes precaucions (figura 2) i els vols comercials que van per rutes polars han de ser desviats o anul·lats. Aquests efectes es produeixen majoritàriament a latituds altes, però en casos d’esdeveniments extrems poden afectar latituds més baixes.

  
Figura 2. Esquerra: Transformador elèctric danyat. Dreta: Laboratori Destiny de l'Estació Espacial Internacional. Aquest mòdul és un dels més protegits contra la radiació exterior. Aquí és on els astronautes es refugien per mantenir-se fora de perill dels efectes de l'activitat solar quan aquesta és significativa.

Avui dia, la majoria dels processos que tenen lloc en el Sol es coneixen prou bé, però no prou per permetre'n la predicció en una escala de temps adequada. Així doncs, sabent que cada vegada som més vulnerables als efectes de l'activitat solar, s'ha de potenciar la recerca en la meteorologia espacial per poder predir i mitigar el màxim possible els seus efectes en la nostra vida quotidiana. En aquest sentit, cada cop més països estan involucrats en l’estudi de la meteorologia espacial. Justament aquesta setmana s’ha celebrat la quinzena setmana anual de la Meteorologia Espacial a Europa, organitzada per l'Agència Espacial Europea, on es reuneixen científics de tot Europa per donar a conèixer els resultats de les noves investigacions i quines són les necessitats per mitigar els efectes de l’activitat solar.

NOTA:

Una versió inicial d’aquest article va ser publicat a ciènciaprop®, un projecte divulgatiu per apropar la ciència, la tecnologia i les seves aplicacions de forma didàctica a la societat. http://cienciaprop.fundaciocaixavinaros.com/conferencias/meteorologia-espacial-los-efectos-de-las-tormentas-solares-a-la-tierra/