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Tormenta geomagnética

Una tormenta geomagnética , también conocida como tormenta magnética , es una perturbación temporal de la magnetosfera terrestre provocada por interacciones entre la magnetosfer...

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Una tormenta geomagnética , también conocida como tormenta magnética , es una perturbación temporal de la magnetosfera terrestre provocada por interacciones entre la magnetosfera y estructuras transitorias de plasma y campo magnético a gran escala que se originan en el Sol o cerca de él .

Las estructuras que producen tormentas geomagnéticas incluyen eyecciones de masa coronal interplanetarias (CME) y regiones de interacción corrotantes (CIR). Las primeras suelen originarse en regiones activas solares , mientras que las segundas se originan en el límite entre corrientes de viento solar de alta y baja velocidad . [ 1 ] La frecuencia de las tormentas geomagnéticas aumenta y disminuye con el ciclo de manchas solares . Durante los máximos solares , las tormentas geomagnéticas ocurren con mayor frecuencia, siendo la mayoría impulsadas por CME.

Cuando estas estructuras alcanzan la Tierra, el aumento de la presión del viento solar comprime inicialmente la magnetosfera. El campo magnético del viento solar interactúa con el campo magnético terrestre y transfiere una mayor energía a la magnetosfera. Ambas interacciones provocan un aumento del movimiento del plasma a través de la magnetosfera (impulsado por el aumento de los campos eléctricos en su interior) y un aumento de la corriente eléctrica en la magnetosfera y la ionosfera . Durante la fase principal de una tormenta geomagnética, las corrientes magnetosféricas intensificadas (especialmente la corriente anular) debilitan el campo magnético diurno de la Tierra, de modo que la presión dinámica del viento solar empuja el límite de la magnetopausa hacia adentro, acercándolo a la Tierra.

Varios fenómenos meteorológicos espaciales suelen estar asociados a tormentas geomagnéticas. Entre ellos se incluyen eventos de partículas energéticas solares (SEP) , corrientes inducidas geomagnéticamente (GIC), tormentas ionosféricas y perturbaciones que provocan centelleo en las señales de radio y radar , interrupción de la navegación mediante brújula magnética y auroras boreales en latitudes magnéticas mucho más bajas de lo normal.

La mayor tormenta geomagnética registrada, el evento Carrington en septiembre de 1859, derribó partes de la recién creada red telegráfica estadounidense, provocando incendios y descargas eléctricas a los telegrafistas. [ 2 ] En 1989, una tormenta geomagnética energizó corrientes inducidas en tierra que interrumpieron la distribución de energía eléctrica en la mayor parte de Quebec [ 3 ] y causaron auroras hasta el sur de Texas . [ 4 ]

Definición

Una tormenta geomagnética se define [ 5 ] por cambios en el índice Dst [ 6 ] (perturbación - tiempo de tormenta). El índice Dst estima el cambio promedio global de la componente horizontal del campo magnético terrestre en el ecuador magnético, basado en mediciones de algunas estaciones magnetométricas. El Dst se calcula una vez por hora y se informa casi en tiempo real. [ 7 ] Durante períodos de calma, el Dst se encuentra entre +20 y −20 nano- Tesla (nT).

Una tormenta geomagnética tiene tres fases: inicial, principal y de recuperación. La fase inicial se caracteriza por un aumento de Dst (o su componente de un minuto, SYM-H) de 20 a 50  nT en decenas de minutos. Esta fase también se conoce como inicio súbito de la tormenta (SSC). Sin embargo, no todas las tormentas geomagnéticas tienen una fase inicial, ni todos los aumentos súbitos de Dst o SYM-H van seguidos de una tormenta geomagnética. La fase principal de una tormenta geomagnética se define por una disminución de Dst a menos de -50  nT. La elección de -50  nT para definir una tormenta es algo arbitraria. El valor mínimo durante una tormenta estará entre -50 y aproximadamente -600  nT. La duración de la fase principal suele ser de 2 a 8 horas. La fase de recuperación se produce cuando Dst cambia de su valor mínimo a su valor en tiempo de calma. La fase de recuperación puede durar desde 8 horas hasta 7 días. [ 5 ]

Aurora boreal

El tamaño de una tormenta geomagnética se clasifica como moderada (−50  nT > mínimo de Dst > −100  nT), intensa (−100  nT > mínimo de Dst > −250  nT) o supertormenta (mínimo de Dst < −250  nT). [ 8 ]

Medición de la intensidad

La intensidad de la tormenta geomagnética se informa de varias maneras diferentes, entre ellas:

Historia de la teoría

En 1930, Sydney Chapman y Vincenzo C.A. Ferraro escribieron un artículo, Una nueva teoría de las tormentas magnéticas , que buscaba explicar el fenómeno. [ 10 ] Argumentaron que cada vez que el Sol emite una erupción solar , también emite una nube de plasma, ahora conocida como eyección de masa coronal . Postularon que este plasma viaja a una velocidad tal que llega a la Tierra en 113 días, aunque ahora sabemos que este viaje toma de 1 a 5 días. Escribieron que la nube luego comprime el campo magnético de la Tierra y, por lo tanto, aumenta este campo en la superficie terrestre. [ 11 ] El trabajo de Chapman y Ferraro se basó en el de, entre otros, Kristian Birkeland , quien había utilizado tubos de rayos catódicos recientemente descubiertos para mostrar que los rayos se desviaban hacia los polos de una esfera magnética. Teorizó que un fenómeno similar era responsable de las auroras , explicando por qué son más frecuentes en las regiones polares.

Ocurrencias

La primera observación científica de los efectos de una tormenta geomagnética tuvo lugar a principios del siglo XIX: desde mayo de 1806 hasta junio de 1807, Alexander von Humboldt registró la dirección de una brújula magnética en Berlín. El 21 de diciembre de 1806, notó que su brújula se había vuelto errática durante un brillante evento auroral . [ 12 ]

Entre el 1 y el 2 de septiembre de 1859, se produjo la mayor tormenta geomagnética registrada. Desde el 28 de agosto hasta el 2 de septiembre de 1859, se observaron numerosas manchas solares y erupciones solares en el Sol, siendo la mayor el 1 de septiembre. Este evento se conoce como la tormenta solar de 1859 o el Evento Carrington . Se puede suponer que una eyección masiva de masa coronal fue lanzada desde el Sol y alcanzó la Tierra en dieciocho horas, un viaje que normalmente dura de tres a cuatro días. El campo horizontal se redujo en 1600  nT, según registró el Observatorio de Colaba . Se estima que Dst habría sido aproximadamente de -1760  nT. [ 13 ] Los cables telegráficos tanto en Estados Unidos como en Europa experimentaron aumentos de voltaje inducidos ( fem ), en algunos casos incluso provocando descargas eléctricas a los telegrafistas e incendios. Se observaron auroras tan al sur como Hawái, México, Cuba e Italia, fenómenos que normalmente solo son visibles en las regiones polares. Los núcleos de hielo muestran evidencia de que eventos de intensidad similar se repiten a una tasa promedio de aproximadamente una vez cada 500 años.

Desde 1859, se han producido tormentas menos severas, en particular la aurora del 17 de noviembre de 1882 y la tormenta geomagnética de mayo de 1921 , ambas con interrupción del servicio telegráfico e inicio de incendios, y 1960, cuando se informó de una interrupción generalizada de la radio. [ 14 ]

GOES-7 monitoriza las condiciones meteorológicas espaciales durante la Gran Tormenta Geomagnética de marzo de 1989. El monitor de neutrones de Moscú registró el paso de una CME como una caída en los niveles conocida como disminución de Forbush . [ 15 ]

A principios de agosto de 1972 , una serie de erupciones solares y tormentas solares alcanzaron su punto máximo con una erupción estimada en alrededor de X20 que produjo el tránsito CME más rápido jamás registrado y una severa tormenta geomagnética y de protones que interrumpió las redes eléctricas y de comunicaciones terrestres, así como los satélites (al menos uno quedó permanentemente inoperativo), y detonó espontáneamente numerosas minas marinas de influencia magnética de la Armada de los Estados Unidos en Vietnam del Norte. [ 16 ]

La tormenta geomagnética de marzo de 1989 provocó el colapso de la red eléctrica de Hydro-Québec en segundos, ya que los relés de protección de los equipos se dispararon en una secuencia en cascada. [ 3 ] [ 17 ] Seis millones de personas se quedaron sin electricidad durante nueve horas. La tormenta provocó auroras tan al sur como Texas y Florida . [ 4 ] La tormenta que causó este evento fue el resultado de una masa coronal eyectada del Sol el 9 de marzo de 1989. [ 18 ] El Dst mínimo fue de −589  nT.

El 14 de julio de 2000, se produjo una llamarada de clase X5 (conocida como el evento del Día de la Bastilla ) y una masa coronal fue lanzada directamente hacia la Tierra. Entre el 15 y el 17 de julio se produjo una supertormenta geomagnética; el mínimo del índice Dst fue de -301  nT. A pesar de la intensidad de la tormenta, no se reportaron fallas en la distribución de energía. [ 19 ] El evento del Día de la Bastilla fue observado por las sondas Voyager 1 y Voyager 2 , [ 20 ] por lo que es la tormenta solar más lejana del Sistema Solar que se ha observado.

Diecisiete grandes llamaradas estallaron en el Sol entre el 19 de octubre y el 5 de noviembre de 2003, incluyendo quizás la llamarada más intensa jamás medida en el sensor GOES XRS: una enorme llamarada X28, [ 21 ] que resultó en un apagón de radio extremo, el 4 de noviembre. Estas llamaradas estuvieron asociadas con eventos CME que causaron tres tormentas geomagnéticas entre el 29 de octubre y el 2 de noviembre, durante las cuales la segunda y la tercera tormentas se iniciaron antes de que el período de tormenta anterior se hubiera recuperado por completo. Los valores mínimos de Dst fueron −151, −353 y −383  nT. Otra tormenta en esta secuencia ocurrió entre el 4 y el 5 de noviembre con un Dst mínimo de −69  nT. La última tormenta geomagnética fue más débil que las tormentas precedentes, porque la región activa en el Sol había rotado más allá del meridiano donde la porción central CME creada durante el evento de llamarada pasó al lado de la Tierra. Toda la secuencia se conoció como la Tormenta Solar de Halloween . [ 22 ] El Sistema de Aumento de Área Amplia (WAAS), operado por la Administración Federal de Aviación (FAA), estuvo fuera de servicio durante aproximadamente 30 horas debido a la tormenta. [ 23 ] El satélite japonés ADEOS-2 sufrió graves daños y el funcionamiento de muchos otros satélites se vio interrumpido debido a la tormenta. [ 24 ]

Interacciones con los procesos planetarios

Magnetosfera en el entorno espacial cercano a la Tierra

El viento solar también transporta el campo magnético del Sol. Este campo tendrá una orientación norte o sur. Si el viento solar presenta ráfagas energéticas que contraen y expanden la magnetosfera, o si adopta una polarización hacia el sur , se pueden esperar tormentas geomagnéticas. El campo orientado hacia el sur provoca la reconexión magnética de la magnetopausa diurna, inyectando rápidamente energía magnética y de partículas en la magnetosfera terrestre.

Durante una tormenta geomagnética, la capa F2 de la ionosfera se vuelve inestable, se fragmenta e incluso puede desaparecer. En las regiones de los polos norte y sur de la Tierra, se pueden observar auroras boreales .

Instrumentos

Los magnetómetros monitorizan la zona auroral y la región ecuatorial. Se utilizan dos tipos de radar , de dispersión coherente e incoherente, para estudiar la ionosfera auroral. Al hacer rebotar las señales en las irregularidades ionosféricas, que se mueven con las líneas de campo, se puede rastrear su movimiento e inferir la convección magnetosférica.

Los instrumentos de la nave espacial incluyen:

  • Magnetómetros, generalmente del tipo de puerta de flujo. Suelen estar en el extremo de los brazos, para mantenerlos alejados de la interferencia magnética de la nave espacial y sus circuitos eléctricos. [ 25 ]
  • Los sensores eléctricos situados en los extremos de brazos opuestos se utilizan para medir las diferencias de potencial entre puntos separados y así obtener los campos eléctricos asociados a la convección. Este método funciona mejor con altas densidades de plasma en órbita terrestre baja; lejos de la Tierra se necesitan brazos largos para evitar la interferencia de las fuerzas eléctricas.
  • Los radiosondas terrestres pueden hacer rebotar ondas de radio de frecuencia variable en la ionosfera y, midiendo el tiempo de su retorno, determinar el perfil de densidad electrónica hasta su pico, más allá del cual las ondas de radio ya no regresan. Los radiosondas en órbita terrestre baja a bordo de las naves canadienses Alouette 1 (1962) y Alouette 2 (1965) emitieron ondas de radio hacia la Tierra y observaron el perfil de densidad electrónica de la "ionosfera superior". También se probaron otros métodos de radiosondeo en la ionosfera (por ejemplo, en IMAGE ).
  • Los detectores de partículas incluyen un contador Geiger , como el que se utilizó para las observaciones originales del cinturón de radiación de Van Allen . Posteriormente surgieron los detectores de centelleo , y más tarde aún, los multiplicadores de electrones de tipo "channeltron" se utilizaron ampliamente. Para determinar la composición de carga y masa, así como las energías, se emplearon diversos diseños de espectrógrafos de masas . Para energías de hasta aproximadamente 50  keV (que constituyen la mayor parte del plasma magnetosférico), se utilizan ampliamente espectrómetros de tiempo de vuelo (por ejemplo, de tipo "top-hat").

Las computadoras han permitido reunir décadas de observaciones magnéticas aisladas y extraer patrones promedio de corrientes eléctricas y respuestas promedio a variaciones interplanetarias. También realizan simulaciones de la magnetosfera global y sus respuestas, resolviendo las ecuaciones de magnetohidrodinámica (MHD) en una malla numérica. Se deben agregar extensiones apropiadas para cubrir la magnetosfera interna, donde se deben considerar las derivas magnéticas y la conducción ionosférica. En las regiones polares, directamente vinculadas al viento solar , se pueden modelar con éxito anomalías ionosféricas a gran escala, incluso durante supertormentas geomagnéticas. [ 26 ] A escalas más pequeñas (comparables a un grado de latitud/longitud), los resultados son difíciles de interpretar y se necesitan ciertas suposiciones sobre la incertidumbre del forzamiento en latitudes altas. [ 27 ]

Impactos

Infraestructura

Se ha sugerido que una tormenta geomagnética de la magnitud de la tormenta solar de 1859 causaría hoy daños por valor de miles de millones o incluso billones de dólares a satélites, redes eléctricas y comunicaciones por radio, y podría provocar apagones masivos que podrían tardar semanas, meses o incluso años en repararse. [ 23 ] Estos repentinos apagones podrían poner en peligro la producción de alimentos. [ 28 ]

Red eléctrica

Cuando los campos magnéticos se desplazan cerca de un conductor, como un cable, se produce una corriente inducida geomagnéticamente en dicho conductor. Esto ocurre a gran escala durante las tormentas geomagnéticas (el mismo mecanismo también influyó en las líneas telefónicas y telegráficas antes de la llegada de la fibra óptica, véase más arriba) en todas las líneas de transmisión largas. Por lo tanto, las líneas de transmisión largas (de muchos kilómetros de longitud) son susceptibles de sufrir daños por este efecto. Cabe destacar que esto afecta principalmente a los operadores de China, Norteamérica y Australia, especialmente en las modernas líneas de alta tensión y baja resistencia. La red eléctrica europea se compone principalmente de circuitos de transmisión más cortos, que son menos vulnerables a los daños. [ 29 ] [ 30 ]

Las corrientes (casi directas) inducidas en estas líneas por tormentas geomagnéticas son perjudiciales para los equipos de transmisión eléctrica, especialmente para los transformadores, ya que provocan la saturación del núcleo , limitan su rendimiento (además de activar varios dispositivos de seguridad) y hacen que las bobinas y los núcleos se calienten. En casos extremos, este calor puede inutilizarlos o destruirlos, incluso induciendo una reacción en cadena que puede sobrecargar los transformadores. [ 31 ] [ 32 ] La mayoría de los generadores están conectados a la red a través de transformadores, lo que los aísla de las corrientes inducidas en la red, haciéndolos mucho menos susceptibles a sufrir daños debido a la corriente inducida geomagnéticamente . Sin embargo, un transformador sometido a esto actuará como una carga desequilibrada para el generador, causando una corriente de secuencia negativa en el estator y, en consecuencia, calentamiento del rotor.

Un estudio de 2008 de la corporación Metatech concluyó que una tormenta con una fuerza comparable a la de 1921 destruiría más de 300 transformadores y dejaría a más de 130 millones de personas sin electricidad en los Estados Unidos, con un costo de varios billones de dólares. [ 33 ] El alcance de la interrupción es objeto de debate, y algunos testimonios ante el Congreso indican un posible apagón indefinido hasta que los transformadores puedan ser reemplazados o reparados. [ 34 ] Estas predicciones son contradichas por un informe de la North American Electric Reliability Corporation que concluye que una tormenta geomagnética causaría inestabilidad temporal en la red, pero no una destrucción generalizada de transformadores de alta tensión. El informe señala que el colapso de la red de Quebec, ampliamente citado, no fue causado por el sobrecalentamiento de los transformadores, sino por la activación casi simultánea de siete relés. [ 35 ] En 2016, la Comisión Federal Reguladora de Energía de los Estados Unidos adoptó las normas NEARC para las pruebas de equipos para empresas de servicios eléctricos. La implementación de cualquier mejora necesaria para protegerse contra los efectos de las tormentas geomagnéticas debía realizarse en un plazo de cuatro años, y las regulaciones también ordenaban realizar más investigaciones. [ 36 ]

Además de que los transformadores son vulnerables a los efectos de una tormenta geomagnética, las compañías eléctricas también pueden verse afectadas indirectamente por ella. Por ejemplo, los proveedores de servicios de Internet pueden sufrir interrupciones durante las tormentas geomagnéticas (y/o permanecer inoperativos durante mucho tiempo después). Las compañías eléctricas pueden tener equipos que requieren una conexión a Internet para funcionar, por lo que durante el tiempo en que el proveedor de servicios de Internet esté fuera de servicio, es posible que tampoco se distribuya electricidad. [ 37 ]

Al recibir alertas y advertencias de tormentas geomagnéticas (por ejemplo, del Centro de Predicción del Clima Espacial ; a través de satélites meteorológicos espaciales como SOHO o ACE), las compañías eléctricas pueden minimizar los daños a los equipos de transmisión de energía, desconectando momentáneamente los transformadores o induciendo apagones temporales. También existen medidas preventivas, como evitar la entrada de corrientes inducidas geomagnéticamente (GIC) a la red a través de la conexión neutro-tierra. [ 29 ]

Comunicaciones

Los sistemas de comunicación de alta frecuencia (3–30  MHz) utilizan la ionosfera para reflejar las señales de radio a largas distancias. Las tormentas ionosféricas pueden afectar las comunicaciones por radio en todas las latitudes. Algunas frecuencias se absorben y otras se reflejan, lo que provoca fluctuaciones rápidas en las señales y trayectorias de propagación inesperadas . Las estaciones de televisión y radio comerciales se ven poco afectadas por la actividad solar, pero las comunicaciones tierra-aire, barco-tierra, radiodifusión de onda corta y radioaficionados (principalmente en las bandas inferiores a 30 MHz) se ven interrumpidas con frecuencia. Los operadores de radio que utilizan bandas de HF dependen de las alertas solares y geomagnéticas para mantener sus circuitos de comunicación operativos. 

Los sistemas militares de detección o alerta temprana que operan en el rango de alta frecuencia también se ven afectados por la actividad solar. El radar transhorizonte emite señales que rebotan en la ionosfera para monitorear el lanzamiento de aeronaves y misiles desde largas distancias. Durante las tormentas geomagnéticas, este sistema puede verse gravemente afectado por la interferencia radioeléctrica. Asimismo, algunos sistemas de detección de submarinos utilizan las firmas magnéticas de estos como uno de los datos de entrada para sus sistemas de localización. Las tormentas geomagnéticas pueden enmascarar y distorsionar estas señales.

La Administración Federal de Aviación recibe rutinariamente alertas de ráfagas de radio solares para poder identificar problemas de comunicación y evitar mantenimiento innecesario. Cuando una aeronave y una estación terrestre están alineadas con el Sol, pueden producirse altos niveles de ruido en las frecuencias de radio de control aéreo. Esto también puede ocurrir en las comunicaciones satelitales UHF y SHF , cuando una estación terrestre, un satélite y el Sol están alineados . Para evitar mantenimiento innecesario en los sistemas de comunicaciones satelitales a bordo de las aeronaves, AirSatOne proporciona una transmisión en vivo de eventos geofísicos del Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA . [ 38 ] permite a los usuarios ver tormentas espaciales observadas y pronosticadas. Las alertas geofísicas son importantes para las tripulaciones de vuelo y el personal de mantenimiento para determinar si alguna actividad próxima o pasada tiene o tendrá un efecto en las comunicaciones satelitales, la navegación GPS y las comunicaciones HF.

Las líneas telegráficas del pasado se veían afectadas por tormentas geomagnéticas. Los telégrafos utilizaban un único cable largo para la línea de datos, que se extendía por muchos kilómetros, usando la tierra como cable de retorno y alimentándose con corriente continua de una batería; esto los hacía (junto con las líneas eléctricas mencionadas más adelante) susceptibles a la influencia de las fluctuaciones causadas por la corriente de anillo . El voltaje/corriente inducido por la tormenta geomagnética podía disminuir la señal, al restarse de la polaridad de la batería, o generar señales excesivamente fuertes y espurias al sumarse a ella; algunos operadores aprendieron a desconectar la batería y depender de la corriente inducida como fuente de alimentación. En casos extremos, la corriente inducida era tan alta que las bobinas del lado receptor se incendiaban o los operadores sufrían descargas eléctricas. Las tormentas geomagnéticas también afectan a las líneas telefónicas de larga distancia, incluidos los cables submarinos, a menos que sean de fibra óptica . [ 39 ]

Los daños a los satélites de comunicaciones pueden interrumpir los enlaces no terrestres de telefonía, televisión, radio e Internet. [ 40 ] La Academia Nacional de Ciencias informó en 2008 sobre posibles escenarios de interrupción generalizada en el pico solar de 2012-2013. [ 41 ] Una supertormenta solar podría causar interrupciones de Internet globales a gran escala que durarían meses . Un estudio describe posibles medidas de mitigación y excepciones, como redes de malla alimentadas por el usuario, aplicaciones peer-to-peer relacionadas y nuevos protocolos, y analiza la robustez de la infraestructura de Internet actual . [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]

Los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) y otros sistemas de navegación como LORAN y el ahora extinto OMEGA se ven afectados negativamente cuando la actividad solar interrumpe la propagación de su señal. El sistema OMEGA constaba de ocho transmisores ubicados en todo el mundo. Aviones y barcos utilizaban las señales de muy baja frecuencia de estos transmisores para determinar su posición. Durante eventos solares y tormentas geomagnéticas, el sistema proporcionaba a los navegantes información con un margen de error de hasta varios kilómetros. Si los navegantes hubieran sido alertados de que se estaba produciendo un evento de protones o una tormenta geomagnética, podrían haber cambiado a un sistema de respaldo.

Las señales GNSS se ven afectadas cuando la actividad solar provoca variaciones repentinas en la densidad de la ionosfera, lo que hace que las señales de los satélites centelleen (como una estrella centelleante). El centelleo de las señales de los satélites durante las perturbaciones ionosféricas se estudia en HAARP mediante experimentos de modificación ionosférica. También se ha estudiado en el Observatorio Radioeléctrico de Jicamarca .

Una tecnología que permite a los receptores GNSS seguir funcionando en presencia de señales confusas es el Sistema de Monitoreo Autónomo de la Integridad del Receptor (RAIM), utilizado por el GPS. Sin embargo, RAIM se basa en la suposición de que la mayoría de la constelación GPS funciona correctamente, por lo que resulta mucho menos útil cuando toda la constelación se ve afectada por fenómenos globales como las tormentas geomagnéticas. Incluso si RAIM detecta una pérdida de integridad en estos casos, es posible que no pueda proporcionar una señal útil y fiable.

satélites

Las tormentas geomagnéticas y el aumento de la emisión ultravioleta solar calientan la atmósfera superior de la Tierra, provocando su expansión. El aire caliente asciende y la densidad en la órbita de los satélites hasta aproximadamente 1000 km (600 mi) aumenta significativamente. Esto produce un aumento de la resistencia , lo que provoca que los satélites ralenticen su órbita y la modifiquen ligeramente. [ 45 ] [ 46 ] Los satélites en órbita terrestre baja que no se impulsan repetidamente a órbitas más altas caen lentamente y finalmente se queman. La destrucción del Skylab en 1979 es un ejemplo de una nave espacial que reingresa prematuramente a la atmósfera terrestre como resultado de una actividad solar mayor de lo esperado. [ 47 ] Durante la gran tormenta geomagnética de marzo de 1989, cuatro de los satélites de navegación de la Armada de los EE. UU. tuvieron que ser retirados del servicio durante una semana, el Comando Espacial de los EE. UU. tuvo que publicar nuevos elementos orbitales para más de 1000 objetos afectados, y el satélite de la Misión Máximo Solar cayó de órbita en diciembre del mismo año. [ 48 ]  

La vulnerabilidad de los satélites también depende de su posición. La Anomalía del Atlántico Sur es un lugar peligroso para que un satélite la atraviese, debido al campo geomagnético inusualmente débil en la órbita terrestre baja. [ 49 ]

oleoductos

Los campos geomagnéticos que fluctúan rápidamente pueden producir corrientes inducidas geomagnéticamente en las tuberías . Esto puede causar múltiples problemas a los ingenieros de tuberías. Los caudalímetros pueden transmitir información errónea sobre el flujo y la tasa de corrosión de la tubería puede aumentar drásticamente. [ 50 ] [ 51 ]

Riesgos de la radiación para los seres humanos

La atmósfera y la magnetosfera terrestres ofrecen una protección adecuada a nivel del suelo, pero los astronautas están expuestos a un envenenamiento por radiación potencialmente letal . La penetración de partículas de alta energía en las células vivas puede causar daños cromosómicos , cáncer y otros problemas de salud. Dosis elevadas pueden ser mortales de inmediato. Los protones solares con energías superiores a 30 MeV son particularmente peligrosos. [ 52 ] 

Los eventos de protones solares también pueden producir radiación elevada a bordo de aeronaves que vuelan a gran altitud. Si bien estos riesgos son pequeños, las tripulaciones de vuelo pueden estar expuestas repetidamente, y la monitorización de los eventos de protones solares mediante instrumentación satelital permite monitorear y evaluar la exposición, y eventualmente ajustar las rutas y altitudes de vuelo para reducir la dosis absorbida. [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]

Los aumentos a nivel del suelo , también conocidos como eventos a nivel del suelo o GLE, ocurren cuando un evento de partículas solares contiene partículas con energía suficiente para tener efectos a nivel del suelo, detectados principalmente como un aumento en el número de neutrones medidos a nivel del suelo. Se ha demostrado que estos eventos tienen un impacto en la dosis de radiación, pero no aumentan significativamente el riesgo de cáncer. [ 56 ]

Animales

Existe una extensa pero controvertida bibliografía científica sobre la relación entre las tormentas geomagnéticas y la salud humana. Esta investigación comenzó con estudios rusos, y posteriormente fue investigada por científicos occidentales. Entre las teorías sobre la causa se incluyen la participación del criptocromo , la melatonina , la glándula pineal y el ritmo circadiano . [ 57 ] [ 58 ]

Algunos científicos sugieren que las tormentas solares provocan que las ballenas queden varadas . [ 59 ] [ 60 ] Algunos han especulado que los animales migratorios que utilizan la magnetorrecepción para orientarse, como las aves y las abejas, también podrían verse afectados. [ 61 ]

Véase también

Referencias

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  • Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA
  • magnetogramas en tiempo real
  • Observatorio de auroras boreales en la Universidad de Lancaster.
  • Programa de geomagnetismo del USGS
  • Artículo sobre el riesgo de que se repita el suceso de Carrington de 1859, por John Beddington.

Enlaces relacionados con las redes eléctricas:

  • La falla del transformador de HVAC inducida por tormentas geomagnéticas es evitable. Archivado el 17 de mayo de 2013 en Wayback Machine.
  • NOAA Economics – Conjuntos de datos sobre tormentas geomagnéticas e investigación económica
  • Las tormentas geomagnéticas pueden amenazar la red eléctrica.
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