NASA falla en pronóstico solar, pero el modelo de este equipo sigue en marcha


El ciclo solar 25 comenzó el año pasado. Los meteorólogos pensaron que sería leve, pero está resultando ser todo lo contrario. Desde su inicio, este ciclo solar ha superado constantemente las predicciones, produciendo más manchas solares y arrojando mucho más viento solar, llamaradas y erupciones de lo que predijeron los principales expertos del mundo.

Pero mientras la mayoría de los científicos del clima espacial se rascan la cabeza y dicen: «Todavía sabemos muy poco sobre nuestra estrella», un heliofísico se ha convertido en el caballo oscuro en el pronóstico del clima espacial. Su modelo del comportamiento del sol parece haber acertado.

Una breve mirada al disco radiante del Sol revela poco sobre la vida dinámica de la estrella. Como terrícolas ordinarios, nos sentimos más afectados por las molestas nubes que obstruyen sus rayos. Pero los astrónomos equipados con telescopios han sabido desde el siglo XVII que la superficie del sol cambia día a día, produciendo manchas oscuras que crecen y se encogen, cambian de forma y se mueven por la superficie del sol, y desaparecen con el tiempo para ser reemplazadas por otras nuevas. . Desde 1749, los astrónomos han estado registrando cuidadosamente esas manchas solares. A mediados del siglo XIX, se dieron cuenta de que la cantidad y el tamaño de estas manchas disminuyen y aumentan después de un ciclo solar de aproximadamente 11 años. Desde que comenzaron los registros, la estrella ha completado 24 ciclos, con el ciclo 25 actualmente en curso.

La cantidad de manchas solares varía dentro del ciclo de actividad de 11 años del sol. (Crédito de la imagen: NASA/SDO)

Pero hay más en este flujo y reflujo. Así como el número de manchas solares crece y retrocede dentro de un solo ciclo, la productividad de estos ciclos varía de un ciclo a otro, siguiendo patrones que aún están poco explorados.
Los dos pronósticos

El ciclo 24, que terminó oficialmente en diciembre de 2019 pero se superpuso con el siguiente ciclo 25 durante bastante tiempo, fue uno de los más débiles registrados. Cuando un grupo de expertos de la NASA y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) se reunieron para estimar la actividad del sol para el ciclo 25, predijeron que el próximo ciclo sería igual de débil.

Pero casi al mismo tiempo, salió otro pronóstico. Elaborado por un equipo dirigido por Scott McIntosh, físico solar y subdirector del Centro Nacional de Investigación Atmosférica de EE. UU., este pronóstico predijo exactamente lo contrario: que el ciclo 25 podría estar entre los más fuertes registrados en la historia.

«Revisamos más de 140 años de datos sobre la actividad magnética del sol y su relación con la cantidad de manchas solares», dijo McIntosh a Space.com. «Y había un patrón que determinaba qué tan grande o pequeño sería el próximo ciclo de manchas solares. Predijimos que el mismo patrón tendría lugar antes del ciclo solar 25. Con base en eso, hicimos una conjetura científica descabellada de que el ciclo 25 posiblemente podría ser tan alto como el doble de la amplitud del ciclo 24».

El equipo publicó sus predicciones en la revista Solar Physics (se abre en una pestaña nueva) en noviembre de 2020. Desde entonces, mientras los expertos de la NOAA y la NASA estaban desconcertados, McIntosh y sus colegas observaron que el sol hacía exactamente lo que esperaban.

Por ejemplo, mientras que la NOAA y la NASA predijeron apenas 27 manchas solares para diciembre de 2021, el sol produjo 67, más del doble de la estimación. Y en mayo de 2022, en lugar de las 37 manchas solares previstas por la NOAA y la NASA, hubo 97, que produjeron erupciones solares y eyecciones de masa coronal. La intensa actividad solar también provocó tormentas geomagnéticas en la Tierra, causando estragos en los satélites en órbita y desencadenando magníficas auroras.

El pronóstico oficial para el pico del máximo solar, que se espera para abril de 2025, es de 115 manchas solares ese mes. Pero si la curva sigue la tendencia actual, que refleja el pronóstico de McIntosh y su equipo (opens in new tab), el sol alcanzará fácilmente las 115 manchas solares mensuales para fines de este año y alcanzará su punto máximo dos años después con más de 210 manchas solares mensuales.

«Es realmente salvaje que el sol siga haciendo esto», dijo McIntosh. «Mes tras mes, continúa siguiendo la pista. Pero ya veremos. El sol a veces hace cosas raras, y el ciclo podría colapsar por completo mañana».

Tzu-Wei Fang, científico espacial del Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA, está de acuerdo en que el pronóstico oficial del ciclo solar no está funcionando y admite que la comprensión actual de los científicos sobre los factores que impulsan el comportamiento del sol es bastante limitada.

«No sabemos qué está impulsando esta fuerte actividad solar», dijo Fang a Space.com. «El comportamiento del sol cambia según los diferentes ciclos, desde ciclos cortos de 11 días hasta ciclos largos de 80 años. Todavía hay muchas incógnitas, y simplemente no tenemos suficientes puntos de datos o conocimiento para [predecir con precisión] la actividad solar .

El ciclo Hale

Entonces, ¿en qué, exactamente, McIntosh y su colega basan su «suposición científica salvaje»? El equipo estudió la relación entre el ciclo de aproximadamente 11 años de generación de manchas solares y el llamado ciclo Hale, un ciclo de actividad magnética de 22 años durante el cual las ondas magnéticas de polaridad opuesta se mueven desde los polos del sol hacia el ecuador, donde eventualmente encontrarse y anularse mutuamente.

El ciclo de Hale, descubierto a principios del siglo XX por el astrónomo estadounidense George Ellery Hale, es probablemente impulsado por la llamada dínamo solar, el movimiento del material fundido en el núcleo del sol que genera el campo magnético del sol. El ciclo de Hale abarca dos ciclos de manchas solares, con los polos magnéticos de la estrella intercambiando cuando termina cada ciclo de manchas solares. El ciclo de Hale concluye después de 22 años, cuando el campo magnético vuelve al estado original.

McIntosh y sus colegas creen que la interferencia de las ondas magnéticas durante el ciclo de Hale impulsa la creación de manchas en la superficie del sol.

«Desde hace aproximadamente una década, hemos estado siguiendo la evolución del ciclo Hale», dijo McIntosh. «Una vez que sabes lo que estás buscando, puedes retroceder hasta 1860 y extraer esas características de las observaciones justo en los albores de la fotografía».

Los científicos modelaron la progresión del ciclo magnético y lo compararon con observaciones históricas de manchas solares. Encontraron un patrón correspondiente: al comienzo de cada nuevo ciclo de 11 años, las manchas solares aparecen en las latitudes medias solares y solo más tarde comienzan a aparecer cada vez más cerca del ecuador, lo que coincide con el movimiento de esas ondas magnéticas.

«Las ondas magnéticas tardan unos 19 años en llegar al ecuador, pero cuando se encuentran, literalmente en el transcurso de unos meses, el sol pasa de tener actividad [manchas solares] en el ecuador a no tener nada», dijo McIntosh. . «Y cuando se trata de no tener nada, surge una nueva actividad en las latitudes medias y comienza un nuevo ciclo de manchas solares».

El terminador»

Este «encuentro en el medio» es cuando los campos magnéticos opuestos se neutralizan entre sí. El evento parece poner fin al ciclo solar anterior y poner en marcha el nuevo, lo que lleva a los científicos a apodar el evento como «el terminador». Exactamente cómo ocurre este evento terminador parece tener una importancia particular para la fuerza del próximo ciclo solar, dijo McIntosh.

«Vimos por primera vez [el terminador] hace unos nueve años», dijo McIntosh. «Y cuando observamos los 140 años de datos, pudimos realizar mediciones crudas de estos eventos terminadores en el ecuador y medir la superposición de los sistemas magnéticos. Cuando comparas eso con la fuerza del próximo ciclo, obtienes una muy fuerte relación lineal.»

Los datos parecían sugerir que cuanto más tiempo entre los terminadores, más débil sería el siguiente ciclo solar.

El terminador entre los ciclos solares 24 y 25 se retrasó un poco, dijo McIntosh; el ciclo solar 24 no parecía querer desaparecer. El evento finalmente ocurrió en diciembre de 2021, lo que permitió al equipo de McIntosh finalizar su pronóstico del ciclo solar.

«Estará justo por encima del promedio histórico con un número de manchas solares suavizado mensual de 190 ± 20», dijo McIntosh a Space Weather Archive (se abre en una nueva pestaña) en febrero.

Fang, sin embargo, advierte que es demasiado pronto para sacar conclusiones sobre el ciclo solar actual.

«El hecho de que tengamos una fuerte actividad solar ahora no significa que ciertamente estemos viendo un ciclo solar mucho más alto», dijo. «Aún se requiere algo de trabajo para los científicos antes de que podamos llegar a esa conclusión».

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