El 13 de marzo de 1989 una gran emisión de masa procedente del Sol originó un fallo en la central eléctrica de Quebec, privando de electricidad a seis millones de personas en Canadá y EE.UU. durante más de nueve horas. Ese mismo día, varios satélites de comunicación y defensa fallaron y sus órbitas resultaron modificadas. Este hecho, entre otros, ha dado lugar a una nueva línea de investigación conocida como «meteorología espacial», de la que se ocupa el grupo de investigación de la Universidad de Alcalá Space Research Group - Space Weather, integrado por la físicas Yolanda Cerrato, Consuelo Cid y Elena Saiz. Esta disciplina no sólo abarca aspectos científicos y tecnológicos, sino también sociales.
Aunque el Sol parezca un disco amarillo de brillo constante, la realidad es muy diferente. En sus estructuras magnéticasse producen esporádicamente fenómenos explosivos y violentos, originando distintos tipos de fenómenos solares como fulguraciones, prominencias, emisiones de masa coronal, etc. En ellos se liberan grandes cantidades de energía (del orden de 1025 J, equivalentes a 40.000 millones de bombas atómicas de Hiroshima), partículas y campo magnético que viajan por el medio interplanetario y que afectan de forma importante al entorno terrestre cuando se dirigen hacia la Tierra. Bajo estas condiciones perturbadas se producen cambios importantes en todas las escalas espaciales del entorno terrestre: magnetosfera, ionosfera, atmósfera, etc., y los efectos son percibidos también en la superficie. Es lo que se conoce como tormentas geomagnéticas, análogas a los tornados o huracanes de la meteorología terrestre.
El astro tiene un comportamiento dinámico que cambia cada 11 años –como las estaciones terrestres–. En condiciones de «tiempo en calma», como la actual, el Sol emite un flujo continuo de partículas cargadas, conocido como viento solar, que interacciona con el campo magnético dipolar terrestre, distorsionándolo. La interacción conduce a un sistema complicado de corrientes eléctricas que dan lugar a la estructura completa que adquiere la magnetosfera terrestre.
Efectos de las tormentas geomagnéticas
Son muchos los acontecimientos que han quedado en los registros históricos que ponen de manifiesto los efectos que se producen cuando los eventos de emisiones de masa solar están convenientemente dirigidos hacia la Tierra. Esto, a su vez, pone de manifiesto la vulnerabilidad de nuestros sistemas tecnológicos.
Entre los principales sistemas tecnológicos con base en tierra afectados seriamente por el tiempo espacial se pueden citar los estudios geomagnéticos para interpretaciones geológicas, las redes eléctricas de alta tensión, los gaseoductos y oleoductos, los cables de telecomunicación a larga distancia e incluso el sistema de señalización ferroviario. Mientras que los primeros están relacionados directamente con la interferencia directa sobre las medidas del campo magnético, los cuatro últimos lo están con los efectos que producen las corrientes inducidas en materiales conductores.
Los sistemas de comunicaciones y navegación también pueden verse seriamente afectados por los cambios imprevistos de densidad de partículas cargadas de la ionosfera, que modifican la fase y amplitud de las ondas electromagnéticas. Esto origina fluctuaciones de la intensidad de la señal, distorsión y pérdida gradual de potencia, lo que hace que en casos extremos se pierda la comunicación con el satélite. Asimismo, esta degradación de señal causa errores de posicionamiento en los sistemas de posicionamiento global (GPS) o en sistemas de navegación terrestre por ondas radio.
No podemos olvidar tampoco que aunque la atmósfera y magnetosfera terrestres permiten, en condiciones normales, la adecuada protección para los humanos en la superficie, sin embargo, en el espacio, los astronautas están sometidos a dosis potencialmente letales de radiación. La penetración de partículas de alta energía en las células de los tejidos conduce a cambios cromosomáticos y, potencialmente, cáncer.
Presente y futuro de la meteorología espacial
A día de hoy, la ciencia ha dado respuesta a muchas incógnitas sobre el conocimiento de nuestro entorno más próximo y nuestra relación con la estrella de la que dependemos. Sin embargo, muchos de los detalles de cómo este ambiente terrestre responde a las variaciones en la radiación y el viento solar, y sus implicaciones para los humanos y la tecnología, permanecen todavía sin resolver.
A partir de los años 90 se toma conciencia de la necesidad de estudiar los diferentes aspectos de la meteorología espacial y cómo afectan a la sociedad. Sin embargo, el desarrollo de modelos teóricos que permitan explicar las observaciones en épocas de gran actividad solar está aún en sus inicios. La ayuda experimental de que se dispone es, por una parte, los observatorios espaciales permanentes que proporcionan medidas continuas de los parámetros del viento solar (velocidad, densidad del plasma, temperatura de los protones) así como campo magnético interplanetario. SOHO, ACE o WIND, en L1, llevan ya varios años proporcionando esa información. Los dos satélites gemelos STEREO, lanzados en octubre de 2006, pretenden ser un observatorio tridimensional del Sol. Por otra parte, de medir los cambios producidos en la magnetosfera terrestre, campo magnético y flujos de partículas, se encargan misiones como Cluster, que con cuatro naves formando entre sí un tetraedro, cuyas distancias se han ido cambiando desde su lanzamiento en el año 2000, permite estudiar fenómenos de la magnetosfera con visión tridimensional y a distintas escalas espaciales.
Es necesario continuar e intensificar los servicios de alerta y predicción del «tiempo espacial» para cuidar la salud, la seguridad y las necesidades comerciales. El número de satélites con fines comerciales, científicos o militares es cada vez mayor, por lo que es necesario mejorar el estado de predicción con objeto de minimizar las pérdidas económicas y reducir los riesgos. Las misiones encaminadas a tales fines necesitan datos en tiempo casi real, con objeto de permitir a los usuarios de la información tomar la acción preventiva apropiada si un evento es predicho/detectado. Muestra de esta preocupación por parte de la Unión Europea es la existencia de un portal web (http://spaceweather.eu) en el que colaboran los distintos grupos de investigación europeos, suministrando datos, modelos teóricos o sus propios resultados de predicción, como es el caso del Space Research Group - Space Weather de la Universidad de Alcalá.
Para el futuro es fundamental avanzar en el conocimiento de las perturbaciones electromagnéticas, de los bombardeos de partículas energéticas y de los niveles de radiación, puesto que el número de misiones espaciales tripuladas irá en aumento. Es importante saber no sólo la dosis de radiación a tolerar por los astronautas sino también sus efectos a largo plazo, puesto que en estas misiones la exposición a la radiación será mantenida por mucho tiempo (una misión a Marte, por ejemplo, puede durar del orden de dos años).

Enlaces relacionados:
http://sohowww.nascom.nasa.gov/home.html

Publicado en: Archivo UAH investiga