El viento solar

El viento solar es un gran flujo de partículas cargadas que se propaga hacia las zonas más extensas del sistema solar. La zona influenciada por el viento solar es la heliosfera, que alcanza desde la corona solar hasta mucho más allá de la órbita de Plutón. Cuando nos referimos al viento de otras estrellas lo llamamos viento estelar. La corona solar es la atmósfera del Sol, y es parte de la estructura del Sol.

La temperatura, densidad y velocidad del viento solar varían a lo largo del tiempo, y dependiendo de la longitud y latitud solar, pero también de la distancia desde el Sol. A la distancia de una unidad astronómica, es decir, a la altura de la órbita de la Tierra, el viento solar tiene una velocidad de unos 400 km/s, pero las ráfagas inducidas por las manchas solares u otros fenómenos la incrementan sensiblemente.

El viento solar
Esta imagen tomada por el Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) de la NASA y la ESA el 15 de junio de 1999 muestra unas líneas de luz brillante que representan el material que sale del Sol. El disco solar está oculto con un coronógrafo. Crédito de imagen [1]: NASA/SOHO.

Origen del viento solar

Podemos distinguir dos tipos de comportamiento en el viento solar. Existe una corriente de partículas que fluye regularmente desde el Sol hasta la periferia del sistema solar: la corona está formada por partículas que poseen una velocidad muy elevada, la suficiente para permitirles escapar del campo gravitacional solar. Estas partículas pasan a formar parte del viento solar.

También existen las partículas que consiguen escapar de la superficie del Sol a través de los agujeros coronales. Estas partículas forman un flujo denso y de gran velocidad, con lo que la intensidad del viento solar aumenta a veces con estos chorros. También las protuberancias y fulguraciones pueden generar chorros intensos de viento solar.

Composición y densidad

La composición del viento solar reproduce la del cuerpo que lo origina, es decir, el Sol. Por tanto, este viento está compuesto básicamente de protones y electrones, aunque también están presentes núcleos de helio y otros elementos. En efecto, el viento del Sol tiene la misma composición elemental que la corona: un 73% de hidrógeno y un 25% de helio, con trazas de impurezas. El Sol pierde unos 800 kg de materia por segundo en forma de viento solar.

Pero no hay que pensar en el viento solar como si fuera un viento similar al que conocemos y percibimos en la Tierra. No es el típico que hace mover las hojas de los árboles ni con el que haríamos volar un avión de papel; es muy diferente.

Haciendo una comparación: la densidad de la Tierra es de unos 1019 átomos por cm3, y el viento solar cerca de la Tierra consta de una docena de partículas por cm3. Podemos decir que el viento solar es un trillón de veces menos denso que el aire que respiramos. No se consigue un vacío tan elevado en ningún laboratorio.

Efecto de las magnetosferas planetarias

Al tratarse de una corriente de partículas cargadas, el viento solar es influido por los campos magnéticos que encuentra en su camino. Por consiguiente, el campo magnético terrestre también altera el flujo de partículas que proceden del Sol.

El campo magnético de un planeta crea una región llamada magnetosfera que el viento solar no puede penetrar. Además, el viento solar modifica el campo magnético dándole la forma de una gota. Es como si el viento solar realizase una presión sobre el campo magnético creado por los planetas, aplastándolo en la parte orientada hacia el Sol y alargándolo en la parte opuesta.

La magnetosfera
Imagen de la influencia del viento solar sobre la magnetosfera de un planeta.

Las partículas del viento solar que llegan a las proximidades de la Tierra son desviadas por el campo magnético terrestre. Sin embargo, si estas partículas tienen suficiente energía pueden penetrar parcialmente en los estratos más altos de la atmósfera y chocar con los átomos que los componen.

Esto es lo que sucede en las auroras boreales: las partículas emitidas por los procesos que se producen en la superficie del Sol, como las fulguraciones, tienen una energía y una densidad mayores que la media del viento solar, por lo que entran en la atmósfera terrestre y desencadenan procesos de emisión luminosa. Cuando este fenómeno ocurre cerca del polo sur se llaman auroras australes.

Aurora austral vista desde la ISS
Foto tomada desde la ISS el 24 de mayo de 2010, en la que se observa una tormenta geomagnética sobre la Tierra, causada por una eyección de masa coronal (CME).
Crédito de imagen [2]: NASA.

La heliosfera

La heliosfera es la esfera que el viento solar produce en el espacio exterior. Esta esfera es la zona de influencia del Sol, que da origen a una burbuja magnética. El límite de esta esfera se llama heliopausa. La capa que separa la heliopausa del frente de choque de terminación se llama heliofunda.

La heliopausa

El viento solar no es infinito y no viaja por el espacio de forma indefinida, como cabe esperar. Tarde o temprano, las partículas que lo componen entran en contacto con las partículas del medio interestelar, un gas muy tenue, y pierden su energía cinética. La zona en la que el viento solar se detiene se llama heliopausa y representa, en definitiva, los límites de la heliosfera.

La sonda Voyager 1 cruzó la heliopausa el año 2012, mientras que la sonda Voyager 2 lo logró a finales del año 2018, después de un viaje de 42 años a más de 54.000 km/h. Las dos sondas fueron lanzadas con pocas semanas de separación, pero siguieron caminos distintos, y por este motivo cruzaron los límites de influencia del Sol con una diferencia de seis años.

Descubrimiento del viento solar

El astrofísico británico Arthur Eddington sugirió la existencia del viento solar en el año 1910, aunque no le puso ningún nombre en concreto. No obstante, Arthur no fue el descubridor. Su idea quedó como una mera sugerencia.

La persona que realmente descubrió el viento solar fue el astrofísico estadounidense Eugene Parker. En el año 1958, Parker publicó su teoría en la que demostró que aunque la corona del Sol es fuertemente atraída por la gravedad solar, el viento es un buen conductor del calor que hace a grandes distancias del Sol.

Esta publicación científica generó algo de polémica entre los que daban la razón a Parker y los que pensaban que estaba equivocado. Para poder resolver esta controversia hicieron falta cuatro misiones espaciales rusas y siete misiones estadounidenses. Pero no fue hasta 1962 que la sonda Mariner 2 obtuvo la respuesta definitiva en su ruta hacia Venus.

Referencias bibliográficas

  1. NASA: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/swept-up-in-the-solar-wind
  2. NASA: https://eol.jsc.nasa.gov/SearchPhotos/photo.pl?mission=ISS023&roll=E&frame=58455