La corona solar

La corona solar es la capa más externa del Sol y se extiende millones de kilómetros hacia el espacio exterior. Debido a la gran luminosidad de la fotosfera no se puede observar a simple vista. Solo se puede ver si tapamos completamente la luminosidad del disco solar. Esta ocultación se produce de forma natural durante los eclipses de Sol, pero también se puede ocultar con un coronógrafo.

La corona del Sol es mucho más caliente que su superficie. La temperatura media de la fotosfera es de 5.505 °C, pero la de la corona asciende a más de un millón de grados. La corona también es mucho menos densa (1015 partículas/m3), y por lo tanto produce una millonésima de la luz visible. La corona está separada de la fotosfera por la cromosfera, que también es parte de la estructura solar.

La corona solar
Corona solar vista durante un eclipse total de Sol. La foto fue tomada el 9 de marzo de 2016 desde Tidore (Indonesia). Crédito de imagen: Catalin Beldea y Alson Wong.

Durante los eclipses totales de Sol se puede asistir a uno de los espectáculos más fascinantes del firmamento: la manifestación de la corona solar. La tenue y caliente envoltura gaseosa de nuestra estrella deja de estar enmascarada por el brillo de la fotosfera y puede mostrarse con toda su belleza. En la imagen anterior se apilaron doce fotos, motivo por el cual se logra ver la superficie lunar.

La luz de la corona proviene de tres fuentes principales:

  • La K-corona
  • La F-corona
  • La E-corona

La K-corona se crea por la luz solar que dispersa los electrones libres, y tiene la apariencia espectral de un continuo sin líneas de absorción. La “K” viene de kontinuierlich, que significa «continuo» en alemán.

La F-corona es creada por la luz solar que rebota en las partículas de polvo, y es observable porque su luz contiene las líneas de absorción de Fraunhofer, que se ven en la luz solar pura. La “F” proviene de Fraunhofer, astrónomo alemán.

La E-corona se debe a las líneas de emisión espectral producidas por iones que están presentes en el plasma coronal, y es la principal fuente de información sobre la composición de la corona. La “E” viene de «emisión».

La temperatura de la corona

La corona solar no tiene unos límites precisos y definidos, sino que se va difuminando poco a poco en el medio interplanetario. Su comportamiento se parece al de las atmósferas de los planetas del sistema solar, y es que su densidad se va reduciendo en la medida que aumenta la distancia al Sol. No obstante, la temperatura de la corona tiene un comportamiento anómalo.

La temperatura del Sol decrece partiendo del interior hacia el exterior. En el núcleo, las reacciones de fusión termonuclear producen temperaturas de decenas de millones de grados, mientras que en la fotosfera la temperatura es de 5.505 °C.

Por consiguiente, cabría esperar que las regiones todavía más exteriores tuvieran temperaturas más bajas. Sin embargo, esto no es así. Medidas efectuadas en la corona han puesto de manifiesto que ésta se encuentra a una temperatura de uno o dos millones de grados. Se han propuesto varias teorías para explicar este fenómeno, pero aún es difícil determinar cuál de ellas es la correcta.

La paradoja de la temperatura

El hecho que se sabe con certeza es el paso de calor de las capas más densas del Sol (más frías) a la corona (más caliente). Este hecho viola una de las leyes de la física: el segundo principio de la termodinámica. Según esta ley, el calor tiende a pasar de objetos más calientes a más fríos, pero no al revés.

Para intentar explicar este comportamiento paradójico, los físicos han formulado dos teorías, pero no se sabe todavía cuál es la verdadera.

Una de estas teorías dice que en el interior del Sol existen movimientos parecidos a los terremotos terrestres, con propagaciones de ondas de varios tipos. La materia en estado de plasma permite la propagación de muchas ondas. Dado que las ondas transportan energía, puede suceder que parte de ésta se disipe en la corona solar, parecido al modo en el que las olas marinas erosionan la orilla.

La otra teoría dice que en la corona se generan grandes anillos de plasma, llamados «arcos coronales», entre los que circulan corrientes muy intensas que forman hilos que se atraen. Al fundirse dos o más hilos se produce una liberación de energía eléctrica que se convierte en energía térmica del gas. Parte de la energía se transforma en calor por «efecto Joule», parecido a lo que sucede en las estufas eléctricas.

La forma de la corona

La corona solar no siempre muestra la misma apariencia. Su forma varía con el paso del tiempo. Este hecho es debido a que un gas turbulento difícilmente mantendrá el mismo aspecto durante largos períodos.

Existen variaciones de forma más o menos acentuadas que se producen a distintas escalas temporales. Por ejemplo, los penachos de pequeño tamaño pueden cambiar en horas o días, mientras que el aspecto general de la corona puede variar en el transcurso de varios años.

El Sol tiene un ciclo de actividad que se repite con suficiente regularidad cada once años. La corona parece seguir este ciclo; en algunas ocasiones se presenta más simétrica y otras veces aparece más irregular.

La mayor simetría se produce en períodos de máximo solar. En los períodos de mínimo solar la corona tiene un aspecto más aplastado sobre el plano ecuatorial solar, con lo que queda más difuminada en las zonas más cercanas a los polos.

Las formas de la corona solar
Las formas de la corona solar. La foto de la izquierda es del año 2012, cerca del máximo (2013), mientras que la foto de la derecha es del 2009, cerca del mínimo (2008).
Crédito de imagen: RICE.

Este fenómeno se puede explicar partiendo de que los gases coronales son fácilmente influidos por los campos magnéticos que se encuentran cerca de la fotosfera. Teniendo en cuenta que lo más relevante del ciclo undecenal de la actividad solar son los cambios del campo magnético del Sol, no es extraño que exista una correlación entre este ciclo y los cambios de forma de la corona.

La corona solar sigue estas modificaciones: se mantiene confinada por el campo magnético en el plano ecuatorial durante los períodos de mínimo solar y se difunde alrededor del globo solar cuando aumenta la distorsión de las líneas de campo.

Las zonas de la corona

Los astrónomos suelen dividir la corona solar en tres zonas concéntricas de distinto espesor. La primera y más interna se extiende hasta poco más de un millón de kilómetros de la fotosfera. La segunda alcanza los dos millones de kilómetros. La tercera es la zona más externa de la corona y tiene unos límites más difíciles de establecer, ya que se va diluyendo por el espacio.

La corona vista en rayos X

Gracias a la astronomía de rayos X —una rama de la astronomía que estudia la emisión de rayos X de los objetos celestes— se descubrió una acentuada falta de homogeneidad en la corona. Los rayos X son producidos, entre otros mecanismos, por los gases que se encuentran en las mismas condiciones que la corona solar: a millones de grados. Por tanto, la corona solar emite rayos X.

El Sol visto en rayos X
El Sol visto en rayos X. En esta imagen, los rayos X de alta energía vistos por NuSTAR se muestran en azul, mientras que el verde representa los rayos X de baja energía.
Crédito de imagen: NASA/JPL-Caltech/GSFC/JAXA.

Las observaciones en esta banda del espectro han puesto de manifiesto la existencia de los «agujeros coronales», donde la emisión de rayos X es muy baja. Todavía no se sabe con exactitud por qué la corona muestra extensas zonas en las que la producción de rayos X es tan baja.