El Evento de Carrington todavía advierte sobre el potencial del Sol, 161 años después

Una eyección de masa coronal brota del Sol el 2 de Diciembre de 2002, vista por el Observatorio Solar y Heliosférico – SOHO.
Crédito: ESA / NASA / SOHO.

El Evento Carrington

El 28 de Agosto de 1859, una serie de manchas solares comenzaron a formarse en la superficie de nuestro padre estelar. Las manchas solares enredaron rápidamente las líneas del campo magnético del Sol en su área y produjeron llamaradas solares brillantes observables. Fueron acompañadas de una, probablemente dos, Eyecciones de Masa Coronal, una de ellas mayor.

La tormenta solar masiva impactó nuestro planeta el 1 y 2 de Septiembre de 1859. Causó una interrupción generalizada de los servicios eléctricos y telegráficos y la aparición de auroras visibles en los trópicos.

El Evento Carrington, como se le conoce coloquialmente, es oficialmente conocido como SOL1859-09-01. Mostró por primera vez la relación potencialmente desastrosa entre el temperamento energético del Sol y la tecnología naciente del siglo XIX. 

También resultó en las primeras observaciones de erupciones solares – por Richard Carrington (por quien se nombra el evento) y Richard Hodgson. Este evento hizo que Carrington se diera cuenta de la relación entre las tormentas geomagnéticas y el Sol.

Viniendo solo unos meses antes del máximo solar de 1860, numerosas manchas solares aparecieron en la superficie del Sol el 28 de Agosto de 1859. Fueron observadas por Richard Carrington, quien produjo dibujos detallados de ellas tal como aparecieron el 1 de Septiembre de 1859.

El mismo día que aparecieron las manchas solares, fuertes auroras comenzaron a bailar alrededor de las líneas magnéticas de la Tierra. Fueron visibles tan al sur como Nueva Inglaterra en América del Norte. El 29 de Agosto, las auroras eran visibles tan al norte como Queensland, Australia, en el Hemisferio Sur.

Dibujos de Carrington de las manchas solares de 1859, con anotaciones («A» y B») de donde brotó la llamarada solar «A» y donde desapareció «B».
Crédito:
Científico estadounidense, Vol. 95.

1_ Relacionando las Auroras con la Tormentas Solares

En ese momento, el vínculo entre las exhibiciones de auroras y el Sol aún no se conocía. Sería el Evento de Carrington de 1859 el que solidificaría dicha conexión para los científicos. No solo es debido a las observaciones realizadas por Carrington y Hodgson, sino también debido a un crochet magnético. (Una perturbación repentina de la ionosfera por ionización o plasma anormalmente alta , ahora asociada con erupciones solares y eyecciones de masa coronal). Fue registrado por el magnetómetro del Observatorio Kew en Escocia durante el gran evento.

El 1 de Septiembre, Carrington y Hodgson estaban observando el Sol, investigando y mapeando las ubicaciones, el tamaño y las formas de las manchas solares. Justo antes del mediodía, hora local en Inglaterra, se convirtieron de forma independiente, en las primeras personas en presenciar y registrar una llamarada solar.

Desde la región de la mancha solar, un repentino destello brillante, descrito por Carrington como un «destello de luz blanca», surgió de la fotosfera solar. Carrington documentó la ubicación precisa de la llamarada en las manchas solares donde apareció y donde desapareció en el transcurso del evento de 5 minutos. 

1.1_ Una Eyección de Masa Coronal con una velocidad record

Ellos no podían saber en ese momento que una gran Eyección de Masa Coronal (CME) acababa de erupcionar desde la superficie del Sol. Se dirigía directamente a la Tierra.

El mayor evento de CME atravesó la distancia de 150 millones de kilómetros entre el Sol y la Tierra en solo 17,6 horas. Eso es mucho más rápido que el período de varios días que normalmente toma a las CME para alcanzar la distancia de la órbita terrestre.

Las investigaciones de seguimiento durante el último siglo y medio apuntan a las exhibiciones de auroras del 28 y 29 de Agosto de 1859. Son la pista de por qué la CME del 1 de Septiembre viajó tan rápido como lo hizo. Ahora se cree y se acepta ampliamente que una CME más pequeña hizo erupción desde el Sol a fines de Agosto. Ésta despejó efectivamente el camino entre la Tierra y el Sol de la mayor parte del plasma de viento solar que normalmente ralentizaría una CME. 

Cuando comenzó el evento del 1 de Septiembre observado por Carrington y Hodgson, las condiciones eran perfectas para que la tormenta masiva corriera a través del Sistema Solar Interior. Esto permitió que se estrellara contra la Tierra en solo unas pocas horas. 

Cuando llegó la CME, el magnetómetro del Observatorio Kew registró el evento como un crochet magnético en la ionosfera. Esta observación, junto con la erupción solar, permitió a Carrington trazar correctamente el vínculo. Por primera vez, ligó las tormentas geomagnéticas observadas en la Tierra con la actividad solar.

2_ Efectos del Impacto en la Tierra

Tras el impacto, los sistemas telegráficos de Europa y América del Norte, que sufrieron la peor parte, fallaron. En algunos casos, los telégrafos proporcionaron descargas eléctricas a los operadores. En otros casos, sus líneas se encendieron en áreas pobladas y, en algunos lugares, provocaron incendios.

El evento produjo algunas de las auroras más brillantes jamás registradas en la historia. La gente de Nueva Inglaterra pudo leer el periódico en medio de la noche sin luz adicional. Mientras tanto, en Colorado, los mineros creyeron que estaba amaneciendo y comenzaron su rutina matutina.

Las auroras eran tan fuertes que se observaron claramente en todo el Caribe, México, Hawai, el sur de Japón, el sur de China. También tan al sur como Colombia cerca del ecuador en Sudamérica y tan al norte como Queensland, Australia cerca del ecuador en el Hemisferio Sur.

2.1_ Estudiando la frecuencia y Clasificando los Eventos

La fuerza del Evento Carrington ahora se reconoce en heliofísica como una clase específica de CME y lleva el nombre de Richard Carrington.

La evidencia histórica en forma de carbono-14 atrapado y conservado en anillos de árboles permitió conocer el evento CME anterior, similarmente energético al de 1859. Ocurrió en el 774 EC (después de Cristo). También indican que los eventos de impacto en la Tierra de clase Carrington ocurren en promedio una vez cada varios milenios.

Aún así, las CME de menor energía surgieron del Sol e impactaron la Tierra en 1921, 1960 y 1989. Esta última causó cortes de energía generalizados en toda la provincia de Quebec en Canadá. Estos tres eventos no se consideran de la fuerza de clase Carrington.

Sin embargo, una supertormenta de clase Carrington hizo erupción desde el Sol el 23 de Julio de 2012 y apenas alcanzó a la Tierra por solo nueve días. Proporcionó una severa advertencia de nuestro Sol de que es solo cuestión de tiempo antes de que otro evento de clase Carrington impacte la Tierra.

2.2_ Interrupción de las redes eléctricas y daños derivados.

Después de este casi accidente, los investigadores de Lloyd’s of London y la Agencia de Investigación Atmosférica y Ambiental de EEUU hicieron un cálculo. Estimaron que un evento de clase Carrington que impactara la Tierra hoy causaría entre $ 0.6 y $ 2.6 billones en daños solo a los Estados Unidos. Causaría interrupciones eléctricas generalizadas, si no globales, apagones y daños en las redes eléctricas.

Las fallas en cascada de las redes eléctricas, especialmente en Nueva Inglaterra, Estados Unidos, también son particularmente probables durante un evento de clase Carrington. Las estimaciones de restauración de energía oscilan entre una semana para las áreas menos afectadas y más de un año para las regiones más afectadas.

Los sistemas de pago electrónico en las tiendas de comestibles y las estaciones de servicio probablemente colapsarían. Las estaciones de carga de vehículos eléctricos, que dependen de la red eléctrica, probablemente no se puedan usar durante algún tiempo. Lo mismo con los cajeros automáticos dependientes de un enlace de Internet y / o satélite para verificar la cuenta e información sobre desembolsos de efectivo.

Este diagrama muestra las misiones actuales y futuras que estudian el Sol. Algunas orbitan la Tierra, ¡pero Parker #SolarProbe será la nave espacial más cercana al Sol! Crédito: NASA Heliphysics Division (HPD) Mission Fleet Chart, as of September 2018.

2.3_ Efectos sobre los satélites, naves espaciales y aviación.

Las señales de televisión de los satélites se verían afectadas en gran medida. Los satélites también experimentarían interrupciones en la comunicación por radiofrecuencia, lo que paralizaría la navegación GPS .

Los aviones que vuelan sobre los océanos probablemente experimentarán errores de navegación y apagones de comunicaciones como resultado de la red de satélites interrumpida.

Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional buscarían refugio en uno de los módulos endurecidos por radiación del puesto de avanzada. Si el tiempo lo permitiese y el evento CME fuese significativo, entrarían en el vehículo Soyuz o a la nave estadounidense y regresarían a casa.

La cuestión de cómo proteger mejor a los astronautas en la Luna u otros destinos lejanos en el Sistema Solar es una discusión / esfuerzo continuo.

3_ Observando al Sol para tratar de comprender y prevenir

Hoy tenemos una flota internacional, que incluye al Solar Dynamics Orbiter, SOHO, Parker Solar Probe y Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea (ESA). Observan constantemente al Sol y buscan comprender los mecanismos subyacentes. que generan manchas solares, llamaradas solares y eyecciones de masa coronal. Estos fenómenos aunque están vinculados entre sí no se suceden automáticamente.

Comprender los mecanismos subyacentes que desencadenan las EMC y su gravedad es una fuerza impulsora clave para los heliofísicos. Con la flota actual en el espacio, todo lo que los científicos pueden hacer es proporcionar, en el mejor de los casos, una advertencia. Esta sería con varios días de anticipación, de que ha ocurrido una CME y se dirige hacia la Tierra.

El simple hecho de tener una advertencia de varios días nos daría tiempo para tomar medidas. Apagar las centrales eléctricas y los transformadores, detener los vuelos transoceánicos y de larga distancia y, básicamente, agacharnos y esperar a que pase. Lo mejor que podemos hacer ahora es simplemente intentar minimizar el daño.

Se necesitaría un gran compromiso financiero, de tiempo y mano de obra para reconstruir de manera preventiva las redes eléctricas y los sistemas de comunicaciones. El objetivo es que pudieran resistir una CME de clase Carrington, algo que los gobiernos del mundo han mostrado poco o ningún interés en hacer.

Aún así, la sonda solar Parker de la NASA se está sumergiendo literalmente en la Corona solar. Trata de descubrir el misterio de cómo se forman y aceleran las eyecciones de masa coronal a velocidades increíbles cuando salen del Sol. Es más, la misión Solar Orbiter de la ESA intenta complementar esos datos mirando al Sol y observándolo desde una orientación nunca antes posible.

Conclusión

Pero queda una dura verdad: 161 años después del Evento Carrington, el mundo todavía no está preparado para una tormenta solar a gran escala.

Los nueve días del evento de la clase Carrington de 2012 deberían haber sido una llamada de atención importante. Especialmente dados los avances tecnológicos y nuestra dependencia de ellos para la vida cotidiana.

Pero su advertencia no parece haber sido escuchada tan bien como debería.

Fuente: NASA Spaceflight.

Artículo original: Carrington Event still provides warning of Sun’s potential 161 years later.  Chris Gebhardt. August 28, 2020.

Material relacionado

Para una visión general de los distintos impactos del tiempo espacial :

El Jueves, 5 de Enero de 2017en Escandinavia, ráfagas de viento solar de más de 700 km / s provocaron “luces del norte” verdes, brillantes.  Rayann Elzein envía esta imagen desde Inari, Finlandia, a unos 350 km dentro del Círculo Polar Artico. En la esquina superior-derecha se puede ver el cúmulo abierto de las Pléyades y la constelación de Tauro. También se puede ver a la constelación de Orión surgiendo sobre el horizonte en la zona inferior-derecha. La imagen tiene 6400 de ISO y un tiempo de exposición de 6 segundos; fue hecha con una cámara Canon EOS-1D X Mark II.
Crédito: Rayann Elzein
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Contrariamente a la creencia popular, el clima espacial no se detiene cuando las manchas solares desaparecenEn las primeras noches del 2017, las auroras estuvieron en su apogeo alrededor del Círculo Polar Artico. La causa de estas auroras es una corriente de viento solar que fluye de un gran agujero en la atmósfera del Sol. Tales “agujeros de la corona” son comunes durante el Mínimo Solar. No hay manchas solares? No hay problema.

El siguiente artículo lo presenta, conteniendo además una selección de recursos. Estos tratan sobre el Tiempo Espacial , la Magnetósfera de la Tierra y las Auroras, examinando también las de los otros planetas del Sistema Solar:

Sobre la frecuencia de las tormentas solares extremas

Es un tema abierto a estudio. Para ilustrarlo presento tres trabajos.

1_ Los investigadores proponen en un nuevo estudio por qué una tormenta solar extrema en 1859 fue tan dañina para el campo magnético de la Tierra. Compararon la tormenta con otras tormentas extremas de la historia, lo que sugiere que esta tormenta probablemente no sea única.

Una nueva investigación en la revista Space Weather de AGU indica que tormentas como el Evento Carrington no son tan raras como pensaban los científicos. Podrían suceder cada pocas décadas, dañando seriamente los sistemas modernos de comunicación y navegación en todo el mundo. Lo expone el artículo a continuación.

2_ Tres matemáticos y un físico de Barcelona, proponen un modelo matemático para hacer estimaciones fiables de la probabilidad de tormentas geomagnéticas provocadas por el Sol.

Los investigadores, calcularon la probabilidad de una tormenta geomagnética potencialmente catastrófica en la próxima década, como el Evento Carrington. Hallaron que es mucho menor de lo estimado antes.

3_ Utilizando las matemáticas para comprender el comportamiento aparentemente errático de los desastres naturales: terremotos , huracanes, tormentas solares. Es decir todo lo que a veces ocurre de manera intensa, repentina y, por tanto, difícil de predecir. Los matemáticos buscan alguna lógica. Un patrón invisible que oriente su comportamiento y que a los ojos del lego no vaya más allá de los caprichos del azar.

Curiosidades

El naufragio del dirigible Italia, asociado con fenómenos inusuales del clima espacial, resultó en 17 muertes.
Crédito: Archivo Federal Alemán, CC BY-SA 3.0 DE.

El análisis de una señal SOS interrumpida durante una expedición polar muestra la importancia de tener en cuenta el clima espacial al explorar nuevas fronteras.

El 15 de Abril de 1928, el dirigible Italia despegó de Milán, Italia, con la esperanza de ser la segunda aeronave en llegar al Polo Norte. El 24 de Mayo, el líder Umberto Nobile envió un mensaje de radio triunfante a un barco anclado en el campamento base de la aeronave. Este último estaba cerca de Ny-Ålesund, en el archipiélago noruego de Svalbard. El mensaje decía: «la misión fue un éxito». Sería el último mensaje que el campamento base recibiría del Italia. La historia completa, a continuación.

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