¿Por qué la temperatura de la corona solar es tan alta?
12 de enero de 2001: Escucho decir, leo que no se sabe por qué la corona solar, el entorno gaseoso del Sol, tiene una temperatura del orden de un millón de grados, mientras que su superficie solo tiene seis mil. Esta mañana surge una idea
...Es un hecho observacional: el Sol emite periódicamente arcos de plasma de gran tamaño. Los puntos de anclaje de estos arcos en la superficie solar son las manchas solares. El plasma que rodea al Sol está en condiciones, salvo error, de "número de Reynolds magnético elevado". Es decir, las líneas del campo magnético están "congeladas" ("frozen in") en el plasma. Imaginen cabellos de mujeres en una piscina y un peine que los peina. Los cabellos y el peine están estrechamente relacionados. Uno arrastra al otro, y viceversa.
...Estos arcos de plasma, nuevo hecho observacional, se extienden a gran distancia, luego se descomponen. En la figura de la derecha se ha representado, de forma esquemática, las líneas del campo magnético. En cada punto del espacio se puede asociar a un valor de B un valor correspondiente de la "presión magnética", indicado.
...También hay conservación del flujo magnético:
...El valor del campo magnético es, por tanto, máximo cerca de las manchas solares y mínimo en el punto de extensión máxima del arco. Esto da lugar a un efecto de gradiente del campo magnético. El arco funcionará como un acelerador de partículas cargadas, natural. Por lo tanto, el gas se despegará de la superficie solar, de cada mancha solar y, impulsado por este gradiente de campo magnético, mucho más fuerte que la fuerza gravitacional, se elevará y se acelerará para llegar a la zona de campo mínimo, allí donde el arco es más extenso y donde su sección es más grande. Por lo tanto, estas masas de plasma podrían, en mi opinión, colisionar. El resultado sería la conversión de energía magnética (la que se utilizó para acelerar las dos masas de plasma) en energía térmica. El dibujo siguiente ilustra el concepto. La aceleración de partículas por gradiente de presión magnética, especialmente a grandes distancias, es un proceso muy eficiente. Todo esto podría digitalizarse, modelizarse con más precisión, pero creo que este fenómeno podría justificar tal calentamiento de la corona. No hay que olvidar que la velocidad de agitación térmica varía como la raíz cuadrada de la temperatura, por lo que el paso de 6000 a un millón de grados representa solamente un aumento de un factor 12 en la velocidad de agitación térmica.
...Esto dicho, donde las masas de plasma entran en colisión (los arcos serían el escenario de fenómenos magnetoacústicos muy interesantes de estudiar), la presión en el plasma puede volverse tal que éste escape del confinamiento relacionado con el haz de líneas del campo magnético. Por lo tanto, se descomponen estos arcos, dejando escapar su contenido ardiente. Posteriormente, se presentarían dos casos. Un calentamiento moderado alimentaría el entorno gaseoso del Sol, su corona. El gas que está en la superficie del Sol se encuentra pegado. A seis mil grados, la velocidad de agitación térmica es claramente menor que la velocidad que debe tener una partícula para alejarse significativamente de la superficie del Sol. Es la razón por la cual ésta está bastante cerca de una esfera. Pero las partículas más rápidas, aceleradas en los arcos, y liberadas al descomponerse éstos, constituyen entonces "la atmósfera del Sol", que se extiende a una distancia mucho mayor.
...Erupciones solares más violentas (que en realidad son el efecto secundario de una inestabilidad de tipo magnetohidrodinámica, MHD, con número de Reynolds magnético elevado) dan ... el viento estelar (en el caso del Sol, el viento solar). De hecho, se sabe que la alta abundancia de manchas solares significa un bombardeo intenso de la Tierra por el gas emitido por el Sol.
...Para los no especialistas en física de plasmas, esta aceleración por efecto de gradiente del campo magnético puede ser un poco difícil de comprender. Pero mucha gente conoce la "magnetosfera" de la Tierra:
...A la izquierda, la esfera terrestre, con su eje magnético dipolar inclinado. En el paso, el "norte magnético" de la Tierra en realidad es un polo sur, ya que atrae a los polos norte de las brújulas imantadas. Las partículas cargadas (esencialmente electrones) emitidas por el Sol (viento solar) se encuentran atrapadas en la red de las líneas del campo magnético terrestre. A la derecha, efectúan idas y vueltas entre regiones de campo elevado, espirándose alrededor de estas líneas de fuerza. Estas trayectorias en espiral representan de cierta manera la forma en que este plasma está unido al campo magnético. Este plasma, que constituye las "cinturones de Van Allen", en honor al astrónomo que los descubrió, efectúa idas y vueltas entre las regiones boreales norte y sur de la Tierra, las partículas siendo reexpulsadas como si fueran pelotas de tenis (por simple efecto del gradiente de presión magnética). En física de plasmas se le llama un "espejo magnético" (magnetic mirror). A la izquierda, la "cola" de la magnetosfera terrestre, opuesta al Sol.
...En régimen normal, las partículas cargadas retroceden a gran altitud, más allá de la atmósfera terrestre, cuya límite se puede fijar a una altitud de 80 km. Cuando un viento solar especialmente potente llega a la Tierra, las partículas, a pesar del efecto de frenado debido al gradiente del campo magnético, logran penetrar en la alta atmósfera y todos los astrónomos saben que es la causa del fenómeno de las auroras boreales. Por lo tanto, un cinturón de Van Allen es una estructura que me parece bastante cercana a estos arcos correspondientes a las erupciones solares, al menos desde ciertos puntos de vista.
...Bueno, parece ser una idea que merece ser investigada. Pero tengo tanto que hacer......
Véase el dossier "las colerias del Sol", del 16 de septiembre de 2005
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**Consultas entre el 16/1/2001 y el 16/9/2005 **: 11.882
