Manchas solares: qué son, características y ciclos de 11 y 22 años
Descubre qué son las manchas solares, sus características y los ciclos de 11 y 22 años: origen, evolución histórica y cómo afectan la actividad magnética del Sol.
Una mancha solar es una zona de gran actividad magnética, en la superficie del Sol. Las manchas solares producen una luz brillante, pero no tanto como la superficie que las rodea, por lo que parecen oscuras en comparación. Son más frías que el resto del Sol. Algunas son pequeñas y otras son diez veces más grandes que la Tierra.
Características físicas
Las manchas solares suelen presentar dos regiones principales: la umbra, la parte central más oscura y fría, y la penumbra, la zona más clara y filamentosa que la rodea. Mientras que la fotosfera del Sol tiene una temperatura aproximada de 5 800 K, la umbra de una mancha puede estar en torno a 3 000–4 000 K, lo que explica su aspecto más oscuro. Las manchas pueden durar desde unas pocas horas hasta varios meses; las mayores y más complejas tienden a persistir más tiempo.
- Tamaño: desde pequeñas manchas comparables a la Tierra hasta regiones mucho mayores (varias veces el diámetro terrestre).
- Campo magnético: intensos, con líneas magnéticas que emergen y vuelven a sumergirse; esto inhibe la convección y enfría la zona.
- Organización: aparecen en grupos que pueden contener múltiples manchas con polaridades magnéticas opuestas.
- Distribución: no se forman en todas las latitudes; siguen patrones relacionados con el ciclo solar.
Cómo se forman
Las manchas solares se originan por concentraciones fuertes del campo magnético solar que emergen desde el interior del Sol hacia la fotosfera. Ese campo magnético localmente bloquea el transporte de calor por convección, lo que reduce la emisión de energía en esa región y hace que la zona se enfríe y aparezca oscura frente al resto de la superficie. La interacción entre el campo magnético y los flujos de plasma provoca fenómenos asociados como fulguraciones (flares) y eyecciones de masa coronal (CMEs).
Ciclos solares: 11 y 22 años
Se ha descubierto un ciclo de manchas solares de once años, con cambios en la actividad. Cada 11 años aumenta el número de manchas solares, y posteriormente disminuye. A este período se le conoce como el ciclo de Schwabe o ciclo solar de ~11 años y se observa en la variación del número y la latitud de aparición de las manchas.
Las manchas solares de un ciclo son magnéticamente diferentes de las del siguiente: la polaridad magnética dominante de los grupos de manchas se invierte de un ciclo a otro. Por eso, combinando dos ciclos sucesivos, el ciclo completo de polaridad es de 22 años (conocido como ciclo de Hale). En resumen:
- Ciclo de Schwabe: ≈11 años, variación en el número de manchas y actividad.
- Ciclo de Hale: ≈22 años, incluye la inversión de la polaridad magnética entre ciclos consecutivos.
Además, las manchas siguen un patrón latitudinal: al inicio de un ciclo aparecen a latitudes medias, y a medida que el ciclo progresa emergen cada vez más cerca del ecuador solar; este comportamiento genera el llamado «diagrama en mariposa».
Historia observacional y el Mínimo de Maunder
El seguimiento sistemático de las manchas solares se remonta al siglo XVIII y ha permitido identificar los ciclos mencionados. Antes de esa época, durante más de cien años, hubo muy pocas manchas solares; ese periodo de muy baja actividad, entre aproximadamente 1645 y 1715, se conoce como el Mínimo de Maunder. Los astrónomos todavía investigan las causas exactas de ese mínimo prolongado y su relación con el clima terrestre de la época.
Impacto en la Tierra y en el espacio
- Las manchas no afectan directamente la temperatura local en la Tierra, pero la mayor actividad solar asociada (flares, CMEs) sí puede provocar perturbaciones en la magnetosfera terrestre.
- Estos eventos aumentan la probabilidad de auroras, pueden afectar las comunicaciones por radio, causar fallos en satélites y aumentar la radiación para astronautas y aviación de gran altitud.
- Existe investigación sobre posibles pequeñas influencias en el clima a largo plazo, pero la contribución directa de las manchas solares a cambios climáticos globales es limitada comparada con factores terrestres y forzantes antropogénicos.
Observación y conteo
El número de manchas se cuantifica mediante índices como el número internacional o número de Wolf, que combina el conteo de grupos y manchas individuales. Observaciones históricas y modernas (telescopios, imágenes en varias longitudes de onda) permiten seguir la evolución de los ciclos y predecir la actividad solar con cierto grado de antelación.
Precaución: nunca se debe mirar al Sol directamente sin protección adecuada. Para observar manchas solares con seguridad se usan filtros solares homologados o métodos indirectos como la proyección.
Los números de las manchas solares siguen los periodos de actividad de las mismas.
Historia
Los astrónomos chinos decían que podían ver las manchas solares. El 17 de marzo de 802 el monje Adelmus vio una gran mancha solar, que pudo ver durante ocho días. Adelmus pensó que Mercurio pasaba por delante del Sol y formaba una mancha negra. Cuando los astrónomos empezaron a utilizar telescopios, la mayoría coincidió en que algo pasaba por delante del Sol. Galileo Galilei, en 1612, adivinó que había manchas reales en el Sol y que éstas mostraban que el Sol estaba girando.
Los primeros cambios cíclicos de las manchas solares fueron vistos por Heinrich Schwabe, e hicieron que Rudolf Wolf las estudiara cuidadosamente, a partir de 1848. También en 1848, Joseph Henry mostró una imagen del Sol y aseguró que las manchas solares eran más frías que el resto del Sol (están a unos 7000 grados Fahrenheit, 4000 C). Todavía están muy calientes, pero mucho más frías que el resto de la superficie del Sol.
Un dibujo de una mancha solar en las Crónicas de Juan de Worcester
Efecto en la Tierra
Las manchas solares son más frías que el resto del Sol. Pero muchos científicos creen que cuando hay muchas manchas solares, el Sol se calienta más. Esto afecta al clima aquí en la Tierra, y también a la recepción de radio. Si esto es cierto, entonces sin manchas solares, la Tierra podría enfriarse. Del mismo modo, si hubiera más manchas solares, la Tierra podría calentarse más, y podría haber menos lluvia. Esto haría que hubiera más sequías en la Tierra. Las sequías son un largo tiempo sin lluvia. Sin lluvia, los cultivos que la gente come no crecerían. Los científicos estudian las manchas solares y otros fenómenos solares, para saber lo que hacen a la Tierra. La temperatura de una mancha solar es de 4780°K. Esto es frío en comparación con otras zonas de la superficie del sol.
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