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Actividad solar y tormentas geomagnéticas extremas
Actividad solar y tormentas geomagnéticas extremas
SWP Nuggets 001, publicado el 27 de Julio 2024
Por: Team SWPeru
Resumen
El Sol esta entrando a su etapa de mayor actividad del presente ciclo solar 25, de modo que se espera observar erupciones solares con mayor frecuencia y en consecuencia más tormentas geomagnéticas. Llama mucho la atención los sucesos acontecidos durante los días 6-14 de mayo debido a las múltiples llamaradas solares (solar flares) de clase X producidas por la region activa 13664 ocasionando la tormenta geomagnética más intensa de los últimos 20 años. En este primer Nugget presentamos algunos aspectos importantes sobre la región activa 13664 y las tormentas geomagnéticas extremas ocurridas en mayo del 2024.
Región activa NOAA 13664
Las regiones activas son áreas específicas en la superficie del Sol compuestas de manchas solares con polaridades positivas y negativas, fragmentos diminutos llamados poros, y flujos de campo magnético. La oficina National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, de sus siglas en inglés) es la responsable de catalogar y clasificar las regiones activas una vez éstas emergen en la superficie del Sol.
Durante los días 5 - 7 de mayo del 2024, la región activa 13664 (Figura 1, panel A) se agrupó con una nueva “emergente” región activa denominada 13668 (pequeñas manchas en la parte izquierda de la Figura 1 panel B) dando lugar una gran y compleja región activa (AR 13664). Las características principales a resaltar de la AR 13664 son: su rápida evolución, formación y fusión (coalescencia) de multiple estructuras emergentes dando lugar a manchas tipo “delta” (umbras con polaridad positiva y negativa contenidas en una misma penumbra). En particular, en la región llamada “línea de polaridad invertida” (PIL, de sus siglas en inglés), región que separa la polaridad positiva y negativa (ver magnetogramas), se observa mucha actividad lo que indica la emergencia de tubos magnéticos (flux ropes) desde el interior del Sol.
Figura 1. Evolución de la región activa 13664, mapas de intensidad (paneles izquierdo) y magnetogramas (paneles derecho) observado por el instrumento Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) a bordo del satélite Solar Dynamics Observatory (SDO).
El 4 de mayo (panel A) se observa únicamente a la AR 13664, el 5 de mayo (panel B) emerge una nueva región activa y se agrupa con AR 13664 formando una gran y compleja region activa (paneles C-E).
Los magnetogramas muestran la intensidad del campo magnético (componente radial Br) de la AR 13664. Las estructuras blancas indican la polaridad positiva, mientras las estructuras oscuras la polaridad negativa. Notar la rápida evolución de la región activa y cambios significativos en su configuración magnética.
La Figura 2 muestra el flujo del campo magnético obtenido a partir del área total del los magnetogramas (Figura 1, paneles derecho). Es de notar que a partir del 7 de mayo, se observa un incremento abrupto del flujo de campo magnético, alcanzando un valor máximo del orden de 1023 Mx (Maxwell) el 12 de mayo. No es usual observar valores tan altos de flujo de campo magnético, y esta particular característica hace especial a la AR 13664.
En general, el incremento del flujo de campo magnético en una region activa sugiere la emergencia de tubos magnéticos (flux ropes) y transporte de energía desde el interior del Sol hacia la superficie y atmósfera solar. La evolución propia de la región activa y su interacción con el plasma del medio circundante causan cambios en su topología y reconfiguración de las lineas de campo magnético creado flujo de corrientes eléctricas y acumulación de energía magnética. La rápida evolución de la AR 13664, el aumento considerable del flujo de campo magnético, los cambios significativos de su configuración y probablemente la acumulación de grandes cantidades de energía, explicarían en parte la ocurrencia de las explosiones solares de clase X (Figura 2, panel inferior).
Figura 2. Panel superior: flujo de campo magnético (preliminar) obtenido calculando el flujo total del campo magnético (incluyendo polaridad positiva y negativa) mostrado en los magnetogramas (Figura 1).
Panel inferior: flujo de rayos-X blandos registrado por el satélite GOES de la NOAA. Los picos (clase X) observados durante los días 7-14 corresponden a las explosiones (solar flares) ocurridas en la AR 13664. Estas explosiones produjeron una serie de eyecciones de masa coronal (CMEs) causando tormentas geomagnéticas al impactar con la magnetosfera terrestre que ocasionaron una variación significativa de los índices DST y KP (ver Figuras 3, 4), y también un evento Forbush (Figura 5).
Indices geomagnéticos y evento Forbush
Figura 3. Variación horaria del Indice Dst para intervalo de tiempo entre 7 al 17 de Mayo de 2024. La línea discontinua indica el valor donde comienza una tormenta geomagnética muy intensa (Dst > -250 nT).
Figura 3. Variación horaria del Indice Dst para intervalo de tiempo entre 7 al 17 de Mayo de 2024. La línea discontinua indica el valor donde comienza una tormenta geomagnética muy intensa (Dst > -250 nT).
Figura 4. Variación horaria del Indice Kp para intervalo de tiempo entre 7 al 17 de Mayo de 2024. La línea discontinua indica el valor donde comienza una tormenta geomagnética muy perturbada (Kp = 9).
Figura 4. Variación horaria del Indice Kp para intervalo de tiempo entre 7 al 17 de Mayo de 2024. La línea discontinua indica el valor donde comienza una tormenta geomagnética muy perturbada (Kp = 9).
Durante el 11 de mayo de 2024, se registró una intensa actividad geomagnética, la más fuerte en los últimos años. Esto fue corroborado por los índices Dst y Kp. El índice Dst (Figura 3) alcanzó un mínimo de -400 nT el 11 de mayo. Los valores estuvieron por debajo de -250 nT (catalogado como una tormenta geomagnética muy intensa) hasta el inicio del 12 de mayo. De igual forma, el índice Kp alcanzó un valor de 9 durante el 11 de mayo y los valores se mantuvieron altos hasta el inicio del 12 de mayo (Figura 4).
Figura 5. Variación horaria del conteo en los monitores de neutrones (NM), en porcentaje, para 3 estaciones distintas localizadas en Finlandia, Suiza y Mexico. El intervalo de tiempo corresponde entre 7 al 17 de Mayo de 2024.
Figura 5. Variación horaria del conteo en los monitores de neutrones (NM), en porcentaje, para 3 estaciones distintas localizadas en Finlandia, Suiza y Mexico. El intervalo de tiempo corresponde entre 7 al 17 de Mayo de 2024.
Figura 6. Variación temporal de los flashes registrados por el satelite GLM entre el 2 al 30 de Mayo 2024. Los datos tienen una resolucion temporal de 10 minutos.
Figura 6. Variación temporal de los flashes registrados por el satelite GLM entre el 2 al 30 de Mayo 2024. Los datos tienen una resolucion temporal de 10 minutos.
La tormenta geomagnética muy intensa ocasionó un evento Forbush. Un evento Forbush es una caída en el flujo de los rayos cósmicos que puede ser detectada por monitores de neutrones instalados en la superficie terrestre. La Figura 5 muestra esta caída en tres diferentes monitores de neutrones ubicados en Finlandia, Suiza y México. La caída corresponde a aproximadamente un 10 % del flujo de rayos cósmicos. La caída es más pronunciada durante los días 11 y 12 de mayo, y poco a poco vuelve a sus valores normales. La Figura 6 muestra la variación de los flashes (con una resolución temporal de 10 minutos) detectados por el sensor GLM para el periodo del 2 al 30 de mayo. Se observa una disminución de los flashes para el 11 de mayo; sin embargo, esta caída no es significativa en comparación con otros días del mes de mayo (por ejemplo, el 4 de mayo y el 25 de mayo).
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