Una grabación de la intensidad del Sol basada en los datos recogidos vía satélite desde 1978. Créditos de imagen: Laboratorio Astrofísico de Catania [más]

Nuestro Sol puede parecer como un perpetuo e inamovible faro en el cielo, pero en realidad tiene unos latidos parecidos a pulsaciones entre fases más débiles y más brillantes, ¡tan lentas que únicamente “late” 9 veces cada siglo!

Es comprensible que no te hayas dado cuenta. La pulsación no es únicamente lenta, también es sutil. La energía total que proviene del Sol sólo varía alrededor del 0.1% en cada ciclo de 11 años. Durante mucho tiempo, los científicos no se dieron cuenta, esto es por lo que a la intensidad del Sol se le llama, irónicamente, “La Constante Solar”.

La intensidad del Sol varía a lo largo del ciclo de 11 años de manchas solares. Cuando las manchas solares son numerosas la constante solar es mayor (alrededor 1367 W/m2); cuando las manchas solares escasean, el valor es bajo (alrededor 1365 W/m2).|

De todas formas cada once años no es el único latido. La constante solar puede fluctuar entre ~0.1% a lo largo de días y semanas, según las manchas solares crecen y se disipan. La constante solar también cambia desde 0.2% hasta 0.6% a lo largo de muchos siglos, de acuerdo con los científicos que estudian los tres anillos.

Esos pequeños cambios pueden afectar a la tierra en gran medida. Por ejemplo, entre el 1645 y el 1715 (período llamado por los astrónomos como “Maunder Minimum”) el ciclo de las manchas solares se detuvo; la imagen del sol fue casi negra durante 70 años. Al mismo tiempo Europa fue golpeada por una época extraordinariamente fría: El río Támesis en Londres se congeló, los glaciares avanzaron en los Alpes y el hielo del norte creció. Un par de siglos antes en la actividad solar (deducida de los estudios de los tres anillos) tuvo el efecto opuesto: Los Vikingos fueron capaces de asentarse en las desheladas costas de Groenlandia en el 980, e incluso hacer crecer suficiente trigo para exportar los restos a Escandinavia.

Las variaciones deducidas de la intensidad solar (líneas rojas y verdes) durante los últimos 900 años parecen estar relacionadas con la severidad de los inviernos en Londres y París. La línea roja se deduce de la abundancia de una forma pesada de carbono (carbono 14) en los tres anillos. Este isótopo de carbono se forma en las capas altas de la atmósfera cuando los rayos cósmicos impactan en las moléculas de dióxido de carbono. Cuando la actividad solar es baja, su campo magnético debilitado permite que penetren más rayos cósmicos en el sistema solar, por lo tanto la abundancia de carbono 14 crece. (Observe en el gráfico que la escala de carbono 14 está de arriba abajo.) Esta imagen, cortesía del científico John Eddy, está basada en una anterior que apareció en Science, 192, 1189 (1976).

Los investigadores aún no están seguros de cómo los pequeños cambios en el Sol afectan a la climatología de la Tierra en una dirección u otra. Para encontrar la respuesta, necesitan monitorizar nuestra climatología y mantener la atención en los “pulsos” solares durante muchas décadas.

“La consistencia de la colecta de datos es crucial”, dice Alexandre Joukoff, un científico del Royal Meteorological Institute de Bélgica, que estudia la constante solar. “Los errores o defectos en la colectan mina nuestra habilidad para utilizar las estadísticas para confeccionar conclusiones acerca de los fenómenos como la climatología terrestre”.

A nubes como estas se refieren los científicos que tratan de medir la constante solar desde el suelo. Copyright de la imagen: Lauri Kangas.

Conseguir medidas consistentes desde la tierra es complicado, explica Joukoff, porque la Tierra cambia de estación y el tiempo provoca que la luz del sol impacte en el suelo, haciéndolas crecer y decrecer. Por término medio, las nubes y la atmósfera absorben o reflejan el 51 por ciento de la luz solar proveniente, y esto puede variar mucho entre días despejados o nublados.

El mejor lugar para medir la constante solar es por encima de las nubes – en el espacio. Pero existe un problema allí también. La esperanza de vida para la mayoría de los satélites es sólo de 5 a 10 años; tras eso, el combustible se agota y el satélite se enfría y detiene. No se encuentran alrededor de la Tierra lo suficiente para medir la constante solar durante períodos de tiempo de décadas de duración.

Cuando los nuevos satélites se lanzan para reemplazar a los moribundos, es difícil saber si una lectura de, digamos, “10 unidades” desde el nuevo satélite realmente equivale a “10 unidades” medias por el antiguo, creando la consistencia de los datos recogidos sin lugar a dudas. Más incluso, los sensores de los satélites se degradan con el tiempo – como resultado de una exposición sostenida a la radiación ultravioleta.

Si los radiómetros espaciales perfectos, los datos de estos 5 sensores distintos se habrían solapado en una única línea. De hecho, difieren como mucho en 1.5 W/m2 . Créditos de la imagen: Royal Meteorological Institute de Bélgica. [más]

Con este mosaico de satélites antiguos y sensores, los científicos necesitan recopilar un registro continuo y consistente de la intensidad del Sol durante 30… 40… 50 años o más.

SOLCON, abreviatura de “Radiómetro de Constante Solar”, es un sensor de alta precisión de la intensidad solar que Joukoff y sus colegas poseen en el Royal Meteorological Institute de Bélgica. Para proteger al sensor de las radiaciones UV y raramente utilizado, reservan este “estandarte de oro”, este instrumento de la mayoría de los efectos del tiempo, haciendo de él una fiable piedra de toque a través de los años.

Cada pocos años, hacen volar al SOLCON en una misión corta en el espacio para comprobar la concordancia de las observaciones de los satélites que observan al Sol. De hecho, el SOLCON está en órbita ahora. Es uno de los más de 80 experimentos a bordo del transbordador espacial Columbia (STS-107), el cual dejará la Tierra el 16 de enero durante una misión de investigación de 16 días. Los investigadores utilizarán el sensor para comprobar dos satélites: el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) y el ACRIM-3. Ajustados para equipararse al SOLCON, las grabaciones separadas por esos satélites y otros pueden ser juntadas en una historia continua de los ciclos solares de brillo – “EKG” lecturas de una estrella pulsante.

Un diagrama del instrumento SOLCON, cortesía del Royal Meteorological Institute de Bélgica. [más]

Este tipo de datos son inapreciables puesto que ayudan a comprender el pasado a la vez que el futuro” indica Paal Brekke, segundo científico del SOHO. “Los métodos para estimar la intensidad del Sol hace centenares de años, tales como mediciones de los rayos cósmicos que generan carbono 14 que están clavados en los anillos de los árboles antiguos, pueden mejorar al comparar esas pruebas hoy con una grabación fiable de un satélite.

En principio, SOLCON es como una balanza Antigua de dos platos – pero de calor en lugar de masa. Consiste en dos cámaras idénticas y un dispositivo entre ellas que detecta cualquier calor moviéndose desde una cámara hacia la otra. Una cámara está abierta para la luz solar mediante una apertura precisa. La otra cámara de “referencia” permanece cerrada y calentada sólo eléctricamente. Para medir la intensidad de la luz que llega, el dispositivo ajusta la corriente de una calentador en la cámara expuesta al Sol hasta que no existe calor fluyendo entre las cámaras – esto es, hasta que las “escalas” están equiparadas. La cantidad de corriente requerida para conseguir la igualdad es una medida de la energía de la luz solar. La mayoría de los sensores de intensidad en órbita operan de esta forma.

Con el tiempo, incluso el SOLCON necesitará ser reemplazado. Un candidato para su sucesión es el Total Irradiance Monitor (TIM) construido por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial en Colorado. El TIM es muy similar al SOLCON, excepto que utiliza cuatro cámaras en lugar de dos para que los instrumentos antiguos comprueben mejor el flujo interno.

La fecha aún no ha sido decidida, pero cuando llegue el día, el sucesor volará en una única misión – probablemente una misión en el transbordador como STS-107 – haciendo pareja con el antiguo instrumento para valorar la precisión del nuevo sensor. Tras esto, el SOLCON será al final retirado.

El Sol, por supuesto, continuará allí – pero si todo va según lo planeado, no perderemos ni un pulso.