Manchas Solares: Definición, causas y ciclos

¿Qué son las manchas solares en el Sol?

El Sol es una estrella en el centro del Sistema Solar compuesta de plasma caliente. La superficie del Sol está a casi 10.000 grados Fahrenheit o unos 5.800 grados Celsius. Periódicamente, aparecerán áreas más frías de forma irregular en la “superficie” para formar manchas solares. Como el Sol es una bola gigante de gas ionizado y sobrecalentado, no existe una superficie sólida, por lo que los científicos llaman a la “superficie” visible fotosfera. Dado que las manchas solares son más frías que las áreas circundantes del Sol, parecen más oscuras. Sin embargo, las manchas solares no son ni mucho menos frías. La temperatura de una mancha solar sigue siendo de unos 6700 grados Fahrenheit o 3700 grados Celsius. Además, las manchas solares son bastante grandes y suelen tener aproximadamente el tamaño de la Tierra. Curiosamente, los científicos observaron una mancha solar más grande que Júpiter en 2014. Las manchas solares pueden aparecer en cualquier parte de la fotosfera del Sol, pero generalmente se originan en regiones activas cerca del ecuador que coinciden con el campo magnético del Sol.

¿Qué causa las manchas solares?

Al igual que la Tierra, el Sol tiene su propio campo magnético creado a partir de corrientes eléctricas que se encuentran en el Sol. Sin embargo, la forma del campo magnético del Sol es bastante diferente a la de la Tierra. Cerca de los polos del Sol, las líneas del campo magnético suelen estar abiertas y viajar de un polo al otro. Por otro lado, las líneas del campo magnético cerca del ecuador suelen estar retorcidas y cerradas para formar bucles. Cuando un campo magnético gira y estalla a través de la fotosfera, la energía del Sol puede comenzar a disminuir y aparece como una mancha solar.

Umbra y Penumbra

Una mancha solar se puede ver usando un telescopio solar o un filtro solar. Aunque una mancha solar sólo puede ser visible durante aproximadamente una hora, se pueden ver manchas más grandes durante meses. Los científicos que han estudiado estas manchas más oscuras y frías del Sol han identificado dos regiones distintas:

Nombre de la Región	Características
Umbría	núcleo interno de la mancha solar; zona más oscura y fría de la mancha solar; llamado así por la palabra griega para sombra
Penumbra	rodea la umbra; No tan oscuro ni tan frío como el núcleo.

Rotación diferencial

Como el Sol no tiene una superficie sólida como la Tierra, el plasma se comporta como un fluido. El plasma gira alrededor del Sol pero se mueve a diferentes velocidades según la ubicación. Este fenómeno se conoce como rotación diferencial. En concreto, el plasma tiene diferentes velocidades angulares según la latitud. Por lo tanto, las manchas solares cerca de los ecuadores tardan unos 25 días en rodear el Sol, mientras que las manchas solares cerca de los polos tardan unos 36 días. Por el contrario, la Tierra gira una vez cada 24 horas, sin importar la latitud. Además, la rotación diferencial es la razón por la cual las líneas del campo magnético en el ecuador comienzan a torcerse, ya que el ecuador se mueve a un ritmo diferente al de los polos.

Aunque las manchas solares se registraron en la historia durante el año 28 a. C. en la antigua China, los astrónomos no pudieron estudiarlas con más detalle hasta la invención del telescopio a principios del siglo XVII. Por esa época, muchos astrónomos estudiaban las manchas solares, pero Galileo Galilei fue el primero en comprender con éxito que las manchas solares se encontraban en la superficie del Sol. También observó que las manchas solares aparecían y desaparecían lo que le permitió calcular la rotación del Sol. Sin embargo, a mediados del siglo XIX, Richard Christopher Carrington continuó la investigación de Galileo sobre las manchas solares y descubrió que el ecuador del Sol se movía más rápido que en los polos.

Ciclo de manchas solares

En 1843, el astrónomo alemán Samuel Heinrich Schwabe descubrió que la frecuencia de las manchas solares aumentaba, disminuía y volvía a aumentar en lo que llamó ciclo de las manchas solares. Este ciclo se desarrolla a lo largo de 11 años. Sin embargo, también se han observado ciclos de 10 o 12 años. Cuando los campos magnéticos están muy retorcidos y enredados, el Sol tiene su mayor actividad y produce más manchas solares. Este periodo de tiempo se denomina máximo solar y produce la mayor cantidad de manchas solares conocidas como máximo de manchas solares. Cuando hay la menor cantidad de actividad solar, este período de tiempo se llama mínimo solar y produce la menor cantidad de manchas solares conocidas como mínimo de manchas solares.

Además, es más probable que aparezcan manchas solares en diferentes áreas del sol dependiendo del ciclo de las manchas solares. Por ejemplo, durante el máximo solar, es más probable que aparezcan manchas solares dentro de los 15 grados al norte y al sur de la línea ecuatorial. Durante el mínimo solar, es más probable que aparezcan manchas solares entre 30 y 45 grados al norte y al sur del ecuador.

Mínimo de Maunder

Cuando el Sol tiene una actividad solar inusualmente baja, los científicos denominan a este período Mínimo de Maunder. Cuando esto ocurrió entre 1650 y 1710, aparecieron muy pocas manchas solares y el brillo del Sol disminuyó ligeramente. Desafortunadamente, el hemisferio norte en ese momento ya estaba experimentando temperaturas más bajas que el promedio y el mínimo de Maunder inició un efecto dominó. Como la luz ultravioleta era menos intensa, se formó menos ozono en la atmósfera. La disminución del ozono afectó a las corrientes en chorro que crearon un clima muy frío, específicamente en Europa. Esta época de la historia se conoce como la Pequeña Edad del Hielo ya que los glaciares y el hielo del Ártico llegaron más al sur de lo habitual.

Resumen de la lección

Las manchas solares son áreas más oscuras y frías de la superficie del Sol, o fotosfera, que pueden ser tan grandes como planetas. Los giros y bucles que se forman en el campo magnético del Sol más cerca del ecuador hacen que aparezcan las manchas solares. El centro y la parte más fría de la mancha solar se llama umbra, mientras que el área que rodea el núcleo de la mancha solar es penumbra. Los astrónomos han descubierto que las manchas solares giran a diferentes velocidades angulares según su latitud. De hecho, el Sol gira más rápidamente en el ecuador que en los polos. Este fenómeno se conoce como rotación diferencial.

Las manchas solares se pueden ver con mayor o menor frecuencia dependiendo del periodo del ciclo de las manchas solares de 11 años. Durante el máximo de manchas solares, la actividad solar es mayor y los astrónomos pueden observar una mayor cantidad de manchas solares. Por otro lado, el mínimo de manchas solares tiene menos actividad solar por lo que ocurren menos manchas solares. Cuando el Sol tiene una actividad inusualmente baja, esto se llama Mínimo de Maunder y los científicos creen que afectó el clima durante los siglos XVII y XVIII. En este momento, áreas de todo el mundo experimentaron temperaturas inusualmente más frías; esta época ahora se conoce como la Pequeña Edad del Hielo.