Evento de partículas solares - Solar particle event

Bucles post-eruptivos a raíz de una erupción solar, imagen tomada por el satélite TRACE (foto de la NASA)

Un evento de partículas solares o un evento de protones solares ( SPE ), o un evento de protones inmediato , ocurre cuando las partículas (principalmente protones ) emitidas por el Sol se aceleran cerca del Sol durante una llamarada o en el espacio interplanetario por choques de eyección de masa coronal . Los eventos pueden incluir otros núcleos como iones helio e iones HZE . Estas partículas provocan múltiples efectos. Pueden penetrar el campo magnético de la Tierra y causar ionización en la ionosfera . El efecto es similar a los eventos aurorales, excepto que están involucrados protones en lugar de electrones. Los protones energéticos son un peligro de radiación significativo para las naves espaciales y los astronautas.

Descripción

Los protones solares normalmente tienen energía insuficiente para penetrar el campo magnético de la Tierra. Sin embargo, durante las llamaradas inusualmente fuertes, se pueden producir protones con energías suficientes para alcanzar la magnetosfera y la ionosfera de la Tierra alrededor del polo norte y el polo sur .

Los protones son partículas cargadas y, por lo tanto, están influenciados por campos magnéticos. Cuando los protones energéticos abandonan el Sol , siguen preferentemente (o son guiados por) el poderoso campo magnético del Sol. Cuando los protones solares entran en la magnetosfera de la Tierra, donde los campos magnéticos son más fuertes que los campos magnéticos solares, son guiados por el campo magnético de la Tierra hacia las regiones polares donde la mayoría de las líneas del campo magnético de la Tierra entran y salen.

Los protones energéticos que son guiados hacia las regiones polares chocan con los componentes atmosféricos y liberan su energía a través del proceso de ionización. La mayor parte de la energía se extingue en la región más baja de la ionosfera (alrededor de 50 a 80 km de altitud). Esta área es particularmente importante para las comunicaciones por radio ionosféricas porque es el área donde ocurre la mayor parte de la absorción de energía de la señal de radio. La ionización mejorada producida por los protones energéticos entrantes aumenta los niveles de absorción en la ionosfera inferior y puede tener el efecto de bloquear completamente todas las comunicaciones de radio ionosféricas a través de las regiones polares. Tales eventos se conocen como eventos de absorción del casquete polar. Estos eventos comienzan y duran mientras la energía de los protones entrantes a aproximadamente más de 10 MeV (millones de electronvoltios) exceda aproximadamente 10 pfu (unidades de flujo de partículas o partículassr · cm 2 · s ) a altitudes de satélites geosincrónicos .

Los eventos de protones más severos pueden estar asociados con tormentas geomagnéticas que pueden causar una interrupción generalizada de las redes eléctricas . Sin embargo, los eventos de protones en sí mismos no son responsables de producir anomalías en las redes eléctricas, ni son responsables de producir tormentas geomagnéticas. Las redes eléctricas solo son sensibles a las fluctuaciones en el campo magnético de la Tierra.

Las llamaradas de protones solares extremadamente intensas capaces de producir protones energéticos con energías superiores a 100 MeV pueden aumentar las tasas de recuento de neutrones a nivel del suelo a través de efectos secundarios de radiación. Estos eventos raros se conocen como Mejoras a nivel del suelo (o GLE). Algunos eventos producen grandes cantidades de iones HZE, aunque su contribución a la radiación total es pequeña en comparación con el nivel de los protones.

Los vuelos de aviones transpolares comerciales a gran altitud han medido aumentos en la radiación durante eventos energéticos de protones, pero existe un sistema de advertencia que limita estos efectos al alertar a los pilotos para que reduzcan sus altitudes de crucero. Los vuelos de aeronaves que se alejan de las regiones polares tienen muchas menos probabilidades de ver un impacto de los eventos de protones solares.

Los astronautas que se encuentran fuera del escudo protector de la magnetosfera de la Tierra pueden experimentar una exposición significativa a la radiación de protones, como un astronauta en tránsito o ubicado en la Luna. Sin embargo, los efectos pueden minimizarse si los astronautas se encuentran en una órbita terrestre baja y permanecen confinados a las regiones más protegidas de su nave espacial. Los niveles de radiación de protones en la órbita terrestre baja aumentan con la inclinación orbital. Por lo tanto, cuanto más se acerque una nave espacial a las regiones polares, mayor será la exposición a la radiación energética de protones.

Cuando los protones energéticos chocan contra la electrónica óptica sensible de las naves espaciales (como los rastreadores de estrellas y otras cámaras), se producen destellos en las imágenes que se capturan. El efecto puede ser tan pronunciado que durante eventos extremos, no es posible obtener imágenes de calidad del Sol o las estrellas. Esto puede hacer que las naves espaciales pierdan su orientación, lo cual es fundamental para que los controladores de tierra mantengan el control.

Las energéticas tormentas de protones también pueden cargar eléctricamente las naves espaciales a niveles que pueden dañar los componentes electrónicos. También pueden hacer que los componentes electrónicos se comporten de forma errática. Por ejemplo, la memoria de estado sólido en la nave espacial puede ser alterada, lo que puede causar contaminación de datos o software y resultar en la ejecución de comandos inesperados (fantasmas) de la nave espacial. Las energéticas tormentas de protones también destruyen la eficiencia de los paneles solares que están diseñados para recolectar y convertir la luz solar en electricidad. Durante años de exposición a la actividad energética de protones del Sol, las naves espaciales pueden perder una cantidad sustancial de energía eléctrica que puede requerir que se apaguen instrumentos importantes.

Ver también

Referencias

enlaces externos