12 de enero de 2001
: Escucho decir, leo que no se sabe por qué la corona solar, el entorno gaseoso del Sol, está a una temperatura del orden de un millón de grados, mientras que su superficie no alcanza más que seis mil. Esta mañana ha surgido una idea
Es un hecho observado: 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 se encuentra 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 alisa. Los cabellos y el peine están estrechamente ligados. Uno arrastra al otro, y viceversa.
Estos arcos de plasma, nuevo hecho observado, se extienden a grandes distancias, y luego se descomponen. En la figura de la derecha se ha representado, de forma esquemática, las líneas del campo magnético. En todo punto del espacio se puede asociar a un valor de B un valor correspondiente de "presión magnética", indicado.
Asimismo, se conserva el flujo magnético:
Por tanto, el valor del campo magnético es máximo cerca de las manchas solares y mínimo en el punto de extensión máxima del arco. Esto da lugar a un efecto de gradiente de campo magnético. El arco funcionaría entonces como un acelerador natural de partículas cargadas. Así, el gas despegaría de la superficie solar, de cada mancha solar, y, impulsado por este gradiente de campo magnético, mucho más fuerte que la fuerza de gravedad, ascendería y se aceleraría para alcanzar la zona de campo mínimo, allí donde el arco es más extendido y su sección es mayor. Estas masas de plasma podrían, según creo, entrar en colisión. El resultado sería la conversión de energía magnética (la que sirvió para acelerar las dos masas de plasma) en energía térmica. El dibujo siguiente ilustra el concepto. La aceleración de partículas mediante un gradiente de presión magnética, especialmente a grandes distancias, es un proceso muy eficiente. Todo esto debería poder digitalizarse, modelarse con mayor precisión, pero creo que este fenómeno podría justificar un calentamiento tan intenso de la corona. No hay que olvidar que, como la velocidad de agitación térmica varía con la raíz cuadrada de la temperatura, el paso de 6000 a un millón de grados representa únicamente un aumento de un factor 12 en la velocidad de agitación térmica.
Teniendo esto en cuenta, en los puntos donde las masas de plasma entran en colisión (los arcos serían entonces el escenario de fenómenos magnetoacústicos muy interesantes para estudiar), la presión en el plasma puede volverse tan grande que éste escapa del confinamiento ligado al haz de líneas del campo magnético. De ahí la descomposición de estos arcos, permitiendo que su contenido ardiente se libere. Posteriormente, se presentarían dos escenarios posibles. Un calentamiento moderado alimentaría el entorno gaseoso del Sol, su corona. El gas que está en la superficie solar se encuentra allí aplastado. 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 solar. Es por eso que esta superficie es bastante esférica. Pero las partículas más rápidas, aceleradas en los arcos y liberadas durante su descomposición, constituyen entonces la "atmósfera solar", que se extiende a una distancia mucho mayor.
Erupciones solares más intensas (que en realidad son el efecto secundario de una inestabilidad de tipo magneto-hidrodinámica, MHD, con número de Reynolds magnético elevado) generan... el viento estelar (en el caso del Sol, el viento solar). De hecho, se sabe que la fuerte abundancia de manchas solares es sinónimo de un intenso bombardeo de la Tierra por el gas emitido por el Sol.
Para los no especialistas en física de plasmas, esta aceleración por efecto de gradiente de campo magnético puede resultar algo difícil de comprender. Pero muchas personas conocen la "magnetosfera" de la Tierra:
A la izquierda, la esfera terrestre, con su eje de dipolo magnético inclinado. En realidad, el "norte magnético" de la Tierra es un polo sur, ya que atrae los polos norte de las brújulas-imanes. Las partículas cargadas (esencialmente electrones) emitidas por el Sol (viento solar) quedan atrapadas en la red de líneas del campo magnético terrestre. A la derecha: realizan idas y vueltas entre regiones de campo intenso, espiralando alrededor de estas líneas de fuerza. Estas trayectorias espirales representan de alguna manera la forma en que este plasma está ligado al campo magnético. Este plasma, que constituye las "cinturones de Van Allen", en honor al astrofísico que los descubrió, realiza el recorrido entre las regiones boreales norte y sur de la Tierra, con las partículas siendo reenviadas como si fueran devueltas por raquetas de tenis (por simple efecto del gradiente de presión magnética). En física de plasmas se denomina a esto un "espejo magnético" ("magnetic mirror"). A la izquierda, la "estela" de la magnetosfera terrestre, opuesta al Sol.
En condiciones normales, las partículas cargadas retroceden a gran altitud, más allá de la atmósfera terrestre, cuyo límite se puede establecer a una altitud de 80 km. Cuando una fuerte ráfaga de viento solar llega a la Tierra, las partículas, a pesar del efecto de frenado debido al gradiente de campo magnético, logran penetrar en la alta atmósfera, y todos los astrónomos saben que esto causa el fenómeno de las auroras boreales. Por tanto, un cinturón de Van Allen es una estructura que me parece bastante similar a estos arcos correspondientes a las erupciones solares, al menos desde ciertos puntos de vista.
En fin, parece ser una idea que merece ser explorada más a fondo. Pero tengo tantas cosas que hacer...
Ver el dossier "las iras del Sol", del 16 de septiembre de 2005
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