Nuevo método amplia de horas y días la alerta por tormenta geomagnética

Un nuevo método para predecir tormentas geomagnéticas directamente a partir de observaciones solares permite aumentar de horas a días el margen para proteger infraestructuras en el espacio y la Tierra.

El viento solar, una corriente de electrones, protones y núcleos de helio, sopla permanentemente desde el Sol, bañando la Tierra y todos los planetas del Sistema Solar. Las corrientes de viento solar de alta velocidad se originan en los agujeros coronales del sol -regiones oscuras con plasma de baja densidad en la corona solar, con líneas de campo magnético que se abren libremente hacia el espacio interplanetario, a lo largo de las cuales los átomos y electrones ionizados escapan hacia el espacio interplanetario, dejando un "agujero" en la corona.

Cuando el viento solar rápido alcanza y choca con el viento solar lento, más denso, que se genera en la parte "tranquila" de la corona solar, da lugar a la formación de una estructura gigante denominada región de interacción corrotante, que gira con el sol. Al alcanzar la órbita de la Tierra en pocos días, puede provocar tormentas geomagnéticas y auroras. Y como un agujero coronal puede reaparecer frente a nosotros en una rotación solar, el rápido viento solar procedente del agujero coronal puede causar tormentas geomagnéticas y auroras recurrentes, que se repiten cada 27 días.

El tiempo de propagación del viento solar desde el sol hasta la Tierra oscila aproximadamente entre uno y cinco días, lo que crea un plazo natural para la alerta temprana. Sin embargo, la estructura magnética de una perturbación interplanetaria, en particular la componente hacia el sur del campo magnético interplanetario, que impulsa la tormenta, no puede determinarse por ahora a partir de observaciones solares, lo que limita mucho la posibilidad de prever una tormenta con varios días de antelación.

Los enfoques actuales de predicción de tormentas geomagnéticas se limitan principalmente a una previsión a corto plazo con un plazo de antelación de horas, basada en mediciones del viento solar y del campo magnético interplanetario en el punto lagrangiano L1 cercano a la Tierra.

Un grupo internacional de científicos abordó una cuestión muy importante para las aplicaciones meteorológicas espaciales -si las tormentas geomagnéticas inducidas por corrientes de viento solar de alta velocidad pueden predecirse directamente a partir de observaciones solares- y ha presentado un novedoso y exitoso esfuerzo para la predicción de tormentas geomagnéticas utilizando información de agujeros coronales en el sol.

Los resultados, publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, permiten ampliar los plazos de predicción de horas a días, lo que es muy importante para las alertas de las condiciones meteorológicas espaciales en el entorno cercano a la Tierra y otras aplicaciones de la meteorología espacial.

"Establecimos relaciones empíricas entre las áreas de agujeros coronales en el sol derivadas de imágenes de satélite y la velocidad del viento solar en el L1; entre los mapas de campo magnético de la fotosfera solar obtenidos por teledetección y las mediciones in situ en el L1; y también entre las áreas de agujeros coronales, el campo magnético correspondiente en el sol y los índices geomagnéticos", afirma en un comunicado la primera autora del estudio, Simona Nitti, licenciada en Skoltech, que actualmente cursa estudios de doctorado en la Universidad de Leicester (Reino Unido).

"Hemos demostrado que el campo magnético de un agujero coronal que se propaga del Sol a la Tierra se conserva en más del 80% de los casos. Esto abre la posibilidad de utilizar el campo magnético derivado de las observaciones solares en lugar del de L1. Además, para mejorar las predicciones, incorporamos al modelo de predicción de la actividad geomagnética las variaciones estacionales de la componente hacia el sur del campo magnético interplanetario".

"Nuestro estudio representa un gran paso en la modelización de la actividad geomagnética y en la interpretación de las variaciones observadas en los índices de actividad geomagnética. Hemos considerado que el campo magnético interplanetario (IMF) orientado hacia el sur es un importante impulsor de la actividad geomagnética. Como este componente del campo magnético, Bs, cuando se separa por la polaridad del FMI muestra un patrón de par de gafas: cuando el FMI apunta hacia/lejos del sol el campo se realza en primavera/otoño y se reduce en otoño/primavera, incorporamos esta forma en nuestro modelo de predicción. Puesto que hemos utilizado la información sobre los agujeros coronales y cada agujero coronal tiene una polaridad determinada, era esencial utilizar el patrón adecuado de Bs para una polaridad dada", afirma el Dr. Mario Bandic, coautor de la investigación.

"De este modo hemos roto la práctica común de interpretar las variaciones observadas en los índices geomagnéticos como 'efecto Russell-McPherron' y hemos considerado las formas de Bs separadas por la polaridad que revelan los datos de satélite". Los campos de polaridad del modelo Russell-McPherron de Bs son indefinidos durante la mitad del año: para la FMI que apunta hacia el sol Bs es cero en otoño y para la FMI que apunta alejándose del sol Bs es cero en primavera. Tomar como entrada las formas realistas de los campos de polaridad nos ha permitido obtener un modelo de predicción bastante preciso y fiable."

"La fuerza de una tormenta geomagnética viene determinada por las propiedades del viento solar, así como por el campo magnético solar 'congelado' arrastrado por el viento solar al espacio interplanetario. Sin embargo, el viento solar, como cualquier viento, es caprichoso e inestable, lo que dificulta la predicción de sus propiedades", afirma Tatiana Podladchikova, profesora asociada del Centro Skoltech de Ingeniería Digital y coautora de la investigación.

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