Mancha solar

Una mancha solar ye una rexón del Sol que tien una temperatura más baxo que la so contorna, y con una intensa actividá magnética. Una mancha solar típica consiste nuna rexón central escura, llamada "umbra", arrodiada por una "clarixa" más clara. Un solu mancha puede llegar a midir hasta 12 000 km (casi tan grande como'l diámetru de la Tierra), pero un grupu de manches puede algamar 120 000 km d'estensión ya inclusive delles vegaes más.

La clarixa ta constituyida por una estructura de filamentos claros y escuros que s'estienden más o menos radialmente dende la umbra. Dambes (umbra y clarixa) paecen escures por contraste cola fotosfera, a cencielles porque tán más fríes que la temperatura medio de la fotosfera; asina la umbra tien una temperatura de 4000 K, ente que la clarixa algama los 5600 K, evidentemente inferiores a los averaos 6000 K que tienen los gránulos de la fotosfera.

Pola llei de Stefan-Boltzmann, en que la enerxía total radiada por un cuerpu negru (como una estrella) ye proporcional a la cuarta potencia de la so temperatura efeutivo (Y = σT⁴, onde σ=5,67•10^–8 W/m²K⁴; vease Constante de Stefan-Boltzmann), la umbra emite aproximao un 32 % de la lluz emitida per un área igual de la fotosfera y análogamente la clarixa tien un rellumu d'un 71 % de la fotosfera.

La escuridá d'una mancha solar ye solamente un efeutu de contraste; si pudiéramos ver a una mancha tipu, con una umbra del tamañu de la Tierra, aisllada y a la mesma alloña que'l Sol, rellumaría unes 50 vegaes más que la Lluna llena. Les manches tán relativamente inmóviles con al respective de la fotosfera y participen de la rotación solar. L'área de la superficie solar cubierta poles manches midir en términos de millonésima del discu visible.

Les primeres observaciones sistemátiques de manches solares fueron feches por astrónomos chinos a partir del 28 e. C., magar esisten noticies puntuales anteriores dende'l sieglu IV  e. C. Ente los años 28 e. C. y 1638  d. C. rexistraron un total de 112 manches.^[1] Probablemente podíen ver los grupos de manches más grandes cuando la intensa lluz del sol yera penerada pol polvu que'l vientu llevara dende los desiertos del Asia central.

N'Occidente la noticia más antigua sobre una mancha solar apaez na Vida de Carlomagno, escrita en 807 d. C. Nos sieglos siguientes reparar astrónomos musulmanes como Averroes y, yá nel sieglu XV, tamién italianos.^[1]

En 1610 los astrónomos David Fabricius y el so fíu Johannes repararon manches por aciu telescopios. David publicó una descripción en xunu de 1611. Galileo Galilei enseñó-yos manches solares a astrónomos en Roma, y Schneider reparar probablemente mientres dos o tres meses. L'amargosa disputa subsiguiente pola prioridá del descubrimientu ente Galileo y Schneider, nengunu de los cualos sabía del trabayu de los Fabricius, foi por tantu baldida.

Les manches solares teníen muncha importancia nel alderique sobre la naturaleza del sistema solar. Demostrábase que'l Sol xiraba y sufría cambeos, contrariamente a la enseñanza d'Aristóteles. Los detalles del so claru movimientu nun teníen una esplicación senciella sacante nel sistema heliocéntricu de Copérnico.

Les manches solares apaecen, crecen, camuden de dimensiones y d'aspeutu y depués sumen n'esistiendo tres una o dos rotaciones solares, ye dicir mientres unu o dos meses, anque la so vida media ye aproximao dos selmanes.

Suelen apaecer por pareyes. Primero reparar una formación brillosa, la fácula depués un poru, una fienda ente la granulación de la fotosfera qu'empieza a escurecese. A otru día yá hai un pequeña mancha, mientres nel poru ximielgu a unos pocos graos de distancia apaez otru mancha. A los pocos díes dambes manches tienen l'aspeutu característicu: una rexón central escura llamada solombra con temperatures alredor de 2500 K y rellumu un 20 % de la fotoesfera, arrodiada d'una zona abuxada y con aspeutu filamentoso, la clarixa, con temperatures alredor de 3300 K y rellumu un 75 % de la fotoesfera. Los filamentos claru y escuru tienen una direición radial. Los gránulos de la clarixa tienen tamién forma allargada de tamaños 0,5” a 2” y los sos tiempos de vida son enforma mayores que los gránulos ordinarios dende 40 minutos a 3 hores. Al pie de estos dos enllordies principales apaecen otres más pequeñes. Toles manches tienen movimientos propios con velocidaes d'hasta centenares de quilómetros per hora. El grupu de manches algama la so máxima complexidá escontra'l décimu día.

Los dos enllordies principales de cada grupu pórtense como si fueren los polos d'un enorme y potente imán yá que ente dambos esiste un campu magnéticu con una intensidá ente 0,2 y 0,4 T ente que el campu magnéticu terrestre tien una intensidá de solu 0,05 mT. La mancha que ta al oeste solar llámase conductora y la que ta al este solar conducida. En casi tolos grupos la exa ente los dos enllordies nun se dispón na direición este oeste sinón que la mancha conductora ta en dambos hemisferios más cercana al ecuador.

Reparóse qu'a baxes altitúes esiste un fluxu de materia dende la solombra escontra la clarixa a una velocidá de 2000 m/s (efeutu Evershed) y de fora escontra adientro n'altitúes mayores como la cromosfera (efeutu Evershed inversu).

L'esquema McIntoch reemplazó al esquema Zurich na clasificación de les manches. Utilízase un códigu de tres lletres que describe la clase del grupu de mancha (senciella, doble, complexa), el desenvolvimientu penumbral de la mancha mayor y la compacidad del grupu. La lletra A acútase pa los poros. La mayor parte d'estos solu lleguen al estadiu B. Les manches que lleguen a desenvolvese algamen la so mayor área al cabu d'una decena de díes y depués empiecen a dexenerar de cuenta que la mancha siguidor sume por regla xeneral primeru. L'esquema de Monte Wilson utilizar pa describir el campu magnéticu que puede ser senciellu, bipolar o complexu.

La midida del desplazamientu de les manches solares sobre'l discu dexó deducir que'l Sol tien un periodu de rotación d'aproximao 27 díes. Non tol Sol xira a la mesma velocidá, yá que nun ye un cuerpu ríxidu, asina nel ecuador el periodu ye de 25 díes, a 40° de llatitú ye de 28 díes y nos polos ye entá mayor. A esto conózse-y como rotación diferencial.

El númberu de manches solares foi midíu dende 1700 y hai estimaciones de 11 000 año tras. L'enclín recién ye ascendente dende 1900 a los años sesenta.

Heinrich Schwabe foi'l primeru que reparó la variación cíclica del númberu de manches solares ente 1826 y 1843 y llevó a Rudolf Wolf a faer observaciones sistemátiques qu'empiecen en 1848. El retrasu en reconocer esta periodicidad del Sol deber al comportamientu bien raru del Sol mientres el sieglu XVII. El númberu de Wolf ye una espresión que combina manches individuales y grupos de manches y que dexa tabular l'actividá solar.

Wolf tamién estudió'l rexistru históricu nun esfuerciu por establecer una base de datos coles variaciones cícliques del pasáu. Estableció una base de datos del ciclu hasta 1700. Aparte del ciclu de 11 años comprobóse la esistencia d'un ciclu d'unos 80 años mientres la metá del cual el númberu de manches ye bastante superior a la otra metá.

Wolf estableció una base de datos del ciclu hasta 1700, anque la teunoloxía y téuniques pa les observaciones solares cuidadoses taben yá disponibles en 1610. Gustav Spörer pensó que la razón por que Wolf fuera incapaz n'estender el ciclu yera qu'había un periodu de 70 años ente 1640 y 1715 nel que raramente reparáronse manches solares. Los rexistros históricos de manches solares indiquen que dempués del so descubrimientu en 1611 hubo dos máximos separaos 30 años y depués l'actividá tornó hasta un nivel bien baxu hacia 1640 y asina se caltuvo hasta 1715, en que recuperemos el ciclu tal como lu conocemos.

Non pudo apreciase el significáu de l'ausencia porque tres el descubrimientu de les manches solares hubo 34 años d'actividá y depués 70 ensin ella, ¿quién podía dicir lo que yera normal? La investigación sobre les manches solares taba inactiva mientres los sieglos XVII y principios del XVIII debíu al Mínimu de Maunder mientres el cual nengún mancha solar foi visible; pero dempués de la reasunción de l'actividá solar, Heinrich Schwabe en 1843 afayó cambéu periódicu undecenal nel númberu de manches solares.

Edward Maunder en 1895 y 1922 realizó estudios cuidadosos p'afayar que'l problema nun yera la falta de datos observacionales sinón l'ausencia real de manches. Pa ello amestó al cuadru l'ausencia mientres el mesmu periodu d'aurores polares amestaes siempres a los ciclos d'actividá solar. Les aurores que son normales nes Islles Britániques y n'Escandinavia sumieron mientres los 70 años d'inactividá de cuenta que al remanecer en 1715 causaron almiración y consternación en Copenḥague y Estocolmo.

Yá que les manches solares son más escures ye natural suponer que más manches solares signifiquen menos radiación solar. Sicasí les árees circundantes son más lluminoses y l'efeutu global ye que más manches solares acomuñar a un sol más lluminosu. La variación ye pequeña (del orde del 0,1 %) y namái s'estableció por midíes per satélite de la variación solar a partir de los años ochenta. Mientres el mínimu de Maunder hubo unos iviernos anormalmente fríos ya intenses nevaes tal como lo demuestren los rexistros históricos. La Tierra pudo enfrescar casi 1 K.

En 1920 Douglas fixo un trabayu pioneru sobre la datación colos aniellos de los árboles. Reparó un enclín xeneral cíclica na velocidá de crecedera caúna o dos décades. Al estudiar maderes de la segunda metá del sieglu XVII reparó l'ausencia de la periodicidad. Douglas lleó en 1922 l'artículu de Maunder y escribiólu pa comunica-y el so afayu.

Los aniellos de los árboles demuestren esti enfriamientu pos son más delgaos mientres los periodos fríos y amuesen concentraciones anormalmente altes de carbonu radioactivo (¹⁴C). Esti tipu particular de carbonu producir a grandes altores sobre l'atmósfera terrestre, por cuenta de la radiación cósmico procedente de la galaxa. Sabemos que mientres un mínimu solar el vientu solar ye más débil y hai un 10 % más de ¹⁴C que cuando'l Sol ta activu. Suxirióse que dalgunes de les glaciaciones fueron la resultancia d'enllargaos periodos de falta d'actividá solar.

Diagrama de caparina amosando la llei de Spörer.

Toles manches solares apaecen en dambos hemisferios en llatitúes que van dende los 5° a los 40°. L'actividá solar asocede en ciclos d'aproximao once años. El puntu d'actividá solar más alta mientres esti ciclu ye conocíu como'l máximu solar, y el puntu d'actividá más baxa ye'l mínimu solar. De primeres d'un ciclu, les manches solares tienden a apaecer nes llatitúes más altes (unos 40°) y a midida que el ciclu avera'l máximu apaecen manches con mayor frecuencia y cada vez a menos llatitú (cerca del ecuador), hasta que s'algamar el máximu. Mientres esto asocede, apaecen les primeres manches del ciclu siguiente a una llatitú d'unos 40°. A esto llámase la llei de Spörer.

Güei sábese qu'hai dellos periodos nel índiz de la mancha solar (númberu de Wolf) el más importante tien 11 años de duración media. Esti periodu tamién se repara na mayoría de les otres espresiones de l'actividá solar y xúnese fondamente a una variación nel campu magnéticu solar que camuda la polaridá con esti periodu.

George Ellery Hale xune los campos magnéticos y les manches solares pa dar una comprensión moderna de l'apaición de les manches solares. Hale suxirió que'l periodu de ciclu de mancha solar ye de 22 años, cubriendo dos inversiones del campu del dipolo magnéticu solar. Horace W. Babcock propunxo un modelu cualitativu dempués pa la dinámica de les capes esteriores solares. El Modelu Babcock esplica la conducta descrita pola llei de Spörer, según otros efeutos, por cuenta de campos magnéticos que se retuercen pola rotación del Sol.

Nes manches hai un campu magnéticu con una intensidá de 0,3 T. Anque los detalles de la creación de les manches solares inda son cuestión d'investigación, ta abondo claro que les manches solares son l'aspeutu visible del tubu de fluxu magnético que se forma debaxo de la fotoesfera. Nellos la presión y densidá son menores y por esto álcense y esfrecen. Cuando'l tubu de fuercia ruempe la superficie de la fotoesfera apaez la fácula que ye una rexón un 10 % más brillosu que'l restu. Por conveición hai un fluxu d'enerxía dende l'interior del sol. El tubu magnéticu enroscar pola rotación diferencial. Si la tensión nel fluxu del tubu algama cierta llende, el tubu magnéticu rízase como lo fadría una vienda de cauchu. La tresmisión del fluxu d'enerxía dende l'interior del sol se inhibe, y con él la temperatura de la superficie. De siguío apaecen na superficie dos enllordies con polaridá magnética opuesta nos puntos nes que'l tubu de fuercia curtio a la fotoesfera.

Les recién observaciones del satélite (SOHO) usando les ondes sonores que viaxen al traviés de la fotosfera del Sol dexen formar una imaxe detallada de la estructura interior de les manches solares, debaxo cada mancha solar fórmase un vórtice xiratoriu, esto fai que se concentren les llinies del campu magnéticu. Les manches solares portar en dellos aspeutos de manera similar a los furacanes terrestres.

Les manches suelen presentase en grupos bipolares que los sos componentes tienen polaridaes magnétiques opuestes. El efeutu Zeeman que consiste nun desdoblamientu de les rayes espectrales debíu al campu magnéticu, dexó calcular la intensidá del campu magnéticu nes manches y nel centru puede ser d'unes décimes de tesla. El númberu de manches solares sigue un ciclu d'unos 11 años a la fin del cual la polaridá de les manches y del Sol inviértense pasando de norte-sur y de sur-norte. Asina pos el periodu magnéticu del Sol ye de 22 años.

El efeutu Wilson diznos que les manches solares son realmente depresiones delantre de la superficie del Sol.

Les manches solares reparar fácilmente inclusive con un telescopiu pequeñu por aciu proyeición. En delles circunstancies (los ocasos) pueden reparase les manches solares a güeyu. Hai de solliñar que los rayos solares pueden causar graves daños nos güeyos (incluyendo ceguera permanente). Enxamás se debe mirar direutamente al Sol: puede causar un dañu permanente na retina, inclusive antes de notar nengún dañu. Lo meyor ye proyeutar la imaxe del Sol sobre una pantalla. Tamién ye válidu utilizar un filtru solar, pero tien que ser un filtru de mylar que tome tol oxetivu del telescopiu y non solo'l filtru ocular pos estos postreros calécense enforma y pueden arruinase.

Efeutuáronse intentos de rellacionar el ciclu de 11 años de les manches solares con fenómenos cíclicos de la Tierra, como variaciones del clima, periodos d'agua y seca, variación nel llargor del día. Yá vimos una correlación clara ente la crecedera de los aniellos de los árboles y l'actividá solar. Amás de esta, les poques correlaciones d'esti tipu que son razonablemente fiables paecen debese a llixeres variaciones del fluxu d'enerxía total emitíu pol Sol y a les terribles perturbaciones magnétiques que podríen afectar a la parte cimera de la nuesa atmósfera. Esto podría influyir nel clima terrestre.

Más clara ye la so rellación col estáu de la ionosfera. Ello puede ayudar a predicir les condiciones d'espardimientu de la onda curtia o les comunicaciones per satélite. Poder por tantu falar d'un clima espacial.

• El 1 de setiembre de 1859 el Sol emitió una señal lluminosa por demás poderosa, que na Tierra atayó'l serviciu telegráficu. L'aurora boreal causada na nuesa atmósfera foi visible en llugares tan al sur como L'Habana, Ḥawai, y Roma. Una actividá similar percibir nel hemisferiu sur.
• La señal lluminosa más poderosa reparada pola presea d'un satélite empezó'l 4 de payares de 2003 a les 19:29 UTC, y enchió los preseos mientres 11 minutos. La Rexón 486 paez producir un fluxu de rayos X. Les observaciones holográficu y visual indiquen actividá siguida nel Sol.

• Mancha Solar AR-1618

• Wikimedia Commons tien conteníu multimedia tocante a Mancha solar.
• SIDC.OMA.be Archiváu 2017-08-03 en Wayback Machine (Centru Mundial de Datos en Bélxica: índiz de manches solares).
• TVWeather.com (hestoria de l'atmósfera; n'inglés).
• SpaceWeather.com (condiciones actuales; n'inglés).
• SEC.NOAA.gov Archiváu 2006-01-29 en Wayback Machine (el ciclu solar actual, la progresión del ciclu solar; n'inglés).
• Web.CT.Astru.it (Observatoriu de Catania; n'inglés).
• GCMD.Nasa.gov Archiváu 2015-11-02 en Wayback Machine (reconstrucción del númberu de manches solares nos postreros 11 000 años).