Tormentas de gran altura
La radiación electromagnética y las partículas provenientes del espacio exterior pueden desencadenar tormentas en la alta atmósfera, y causar graves perjuicios en los satélites espaciales y las telecomunicaciones. El estudio de las condiciones que hacen a la atmósfera más vulnerable ante estos eventos resulta esencial para predecirlos y mitigar sus consecuencias.
Las tormentas ocurren no sólo en nuestro cielo, la tropósfera, capa de la atmósfera que llega hasta los veinte kilómetros de altura. También hay tormentas mucho más arriba, en la ionósfera, que se extiende desde los 90 hasta los 800 kilómetros de altura. Pero claro, allí no hay nubes, las tormentas son de otro tipo, y no se perciben a simple vista. Se trata de tormentas geomagnéticas, y tienen que ver con la actividad solar y las partículas cargadas con electricidad que llegan desde el espacio. Cuando esas partículas interactúan con la ionósfera, pueden producirse grandes tormentas que, si bien no se acompañan de lluvia y granizo, pueden ocasionar graves problemas en las telecomunicaciones.
Por ello, la meteorología espacial se ha convertido en un tema de punta, impulsado por la Organización Meteorológica Mundial. Pero ¿en qué consiste? “Se trata de estudiar la influencia de algunas condiciones exógenas de la Tierra, por ejemplo, la radiación solar en determinadas bandas de longitud de onda y el viento solar, y determinar cómo esos factores desembocan en incrementos de radiación en diferentes regiones de la atmósfera, interferencia en las comunicaciones y eventuales daños a la salud, por ejemplo, en la tripulación de los vuelos transpolares”, señala Sergio Dasso, investigador del CONICET en los departamentos de Física y de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos, en Exactas UBA. Y prosigue: “Bajo ciertas condiciones muy específicas, se pueden desarrollar grandes tormentas en la alta atmósfera”.
Si las perturbaciones se producen en la magnetósfera, que es una región del entorno terrestre con influencia directa sobre la ionósfera, se habla de tormentas geomagnéticas. La magnetosfera actúa como un escudo protector de la Tierra frente a las partículas que vienen del Sol, éstas son desviadas por esa capa y pueden entrar a la atmósfera a través de los polos, por ello esa región es más sensible a la radiación externa, y es allí donde se producen los fenómenos conocidos como auroras, ya sean boreales o australes.
Pero las tormentas pueden producirse en distintos niveles de la atmósfera, por ejemplo, en la ionósfera, que es la capa que se encuentra ionizada, y es también la que cumple un rol importante en las telecomunicaciones. En efecto, en ella rebotan las ondas de radio, y así permiten comunicar dos sitios muy alejados entre sí.
El hecho de que las perturbaciones en la ionósfera afecten las telecomunicaciones es algo muy conocido desde hace décadas entre los radioaficionados. Pero la novedad es que la humanidad, a nivel tecnológico, depende cada vez más de las comunicaciones satelitales, y del GPS, geoposicionador satelital, que se emplea tanto en el transporte aéreo como marítimo, además del terrestre, entre las innumerables aplicaciones.
Regiones peligrosas
Las perturbaciones en la atmósfera se incrementan en determinadas regiones del planeta. De hecho, los satélites suelen apagar su instrumental cuando pasan por una zona de mucha radiación que se conoce como “la anomalía del Atlántico Sur”, un área que cubre gran parte de Brasil y el noroeste de Argentina, comenta Dasso. En esa región, el campo magnético es más débil, y brinda una protección menor frente a la radiación exterior.
“Actualmente se está estudiando cómo sería el impacto de una tormenta geomagnética. Son fenómenos que ocurren todo el tiempo con baja intensidad. Con una intensidad mayor, suceden, tal vez, cada diez años. Y con muy alta intensidad, una vez cada cien años”, detalla el investigador, que también forma parte del Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE), un instituto UBA-CONICET.
Las tormentas de muy alta intensidad, o supertormentas, han ocurrido en el pasado, pero no existía la tecnología de la que disponemos actualmente, la cual se vería seriamente dañada por el fenómeno. “Quedaría destruida una gran capacidad tecnológica, por ejemplo, los GPS, que entre las numerosas aplicaciones, son los que marcan la hora en las operaciones bancarias en cajeros automáticos, por dar sólo un ejemplo. Para recuperarse, la humanidad tendría que empezar casi de cero”, señala Dasso.
Rayos y partículas
La radiación que llega a la Tierra proveniente del espacio exterior posee dos componentes. Por un lado, la radiación electromagnética, cuya intensidad varía según la banda del espectro. “Cuando se produce una tormenta solar en la banda del ultravioleta, se generan radiaciones muy fuertes, por ejemplo rayos X, con una intensidad diez veces mayor que lo normal”, explica Dasso. La alta atmósfera es muy sensible a esa radiación.
El otro componente que llega a la Tierra son partículas, que en algunos casos provienen del Sol. Algunas son muy energéticas, y pueden dar lugar a una lluvia de partículas secundarias. “Pueden generar un zoológico de partículas, entre las cuales puede haber rayos gamma”, subraya.
¿Se puede predecir una tormenta geomagnética? Según Dasso, la meteorología espacial se sustenta en la física básica. No se puede pronosticar si no se conoce cómo funciona la alta atmósfera. Actualmente, diversos observatorios en el mundo, como la NASA, pueden dar alertas. También en algunos aeropuertos hay informes de meteorología espacial. De hecho, han llevado a cancelar vuelos transpolares.
Por un lado, es necesario conocer la actividad del Sol. Pero también se requiere estudiar cómo funciona la alta atmósfera. En realidad, la actividad solar sólo es un disparador. “No es lo mismo decirle a un perro que ataque cuando está dormido que cuando está ladrando. El estímulo puede ser el mismo, pero la respuesta será diferente”, grafica Dasso. Y prosigue: “La actividad solar puede ser la misma, pero las condiciones del resto del sistema harán que se desarrolle una tormenta más o menos violenta”.
Las partículas que llegan del espacio se inyectan en la atmósfera y recorren circuitos. Esos recorridos dependerán de las condiciones de la alta atmósfera. Si el medio tiene turbulencia, las partículas se propagan de una manera; si es poco turbulento, se propagan de otra. “Es necesario conocer las propiedades de transporte para poder predecir”, destaca.
Sergio Dasso. Foto: Diana Martinez Llaser. EXACTAS-Comunicación
Detectores de radiación electromagnética
Para tener un conocimiento preciso del comportamiento de la radiación en la alta atmósfera se están instalando detectores en diversos puntos de América Latina. Actualmente, existen detectores en Bariloche, Bolivia, Brasil, Perú y Ecuador. Próximamente se instalará uno en la Antártida. “La idea es tener una cobertura de la radiación electromagnética en toda América Latina”, señala Dasso.
¿Cómo es un detector? Se trata de un recipiente con agua y un fotomultiplicador. Cuando cae en el agua una partícula con carga eléctrica, ésta puede viajar a una velocidad superior a la de la luz, porque ésta disminuye su velocidad cuando atraviesa el agua. Cuando una partícula supera la velocidad de la luz, se produce lo que se conoce como radiación Cherenkov, es una onda que genera fotones, y se observa un brillo azulado. Esos fotones se miden con un detector óptico (fotomultiplicador).
“Por el momento no realizamos pronósticos, sino que tratamos de enseñar ciencia básica, y ello puede ayudar a pronosticar si se combina con otras cosas. Nuestra expectativa es poder interpretar la información que proviene de los diversos observatorios que hay en el mundo, y tener un centro regional que logre sintetizar esa información haciendo su propio reporte”, concluye Dasso.
Curso
Del 9 al 13 de junio de 2014, el profesor Sergio Dasso dictó la primera edición del curso “Pronósticos en Meteorología Espacial” en el Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos. Del ciclo participaron alumnos del Instituto Espacial Ecuatoriano, del Instituto Antártico Argentino, del Servicio Meteorológico Nacional, de la Universidad Nacional de la Plata, y de Exactas UBA.
“Es la primera vez que, desde la Facultad, se da un curso de estas características. Dado el interés y la convocatoria que tuvo, planeamos repetirlo el año próximo”, anticipa Dasso.
