La Tierra amenazada por las tormentas magnéticas

Miguel Herraiz Sarachaga Catedrático de Física de la Tierra Director del Dpto. de Geofísica y Meteorología UCM 17 de Noviembre de 2011 LAS TERTULIAS DEL GEOFORO La Tierra amenazada por las Tormentas Magnéticas

¿ Cuál es el problema ?
2. El Sol y su influencia sobre la Tierra
3. Efectos de las tormentas magnéticas sobre la tecnología y los seres vivos
4. ¿Cómo se vigila la amenaza?
5. La situación actual

DEFINIENDO EL PROBLEMA Incremento de la actividad solar y de las tormentas geomagnéticas y de su impacto en nuestra sociedad tecnológica

Fenómeno natural que se enmarca en la influencia del Sol sobre la Tierra No es nuevo Aristóteles, S. IV A.C, Lib ro I, Mete orológicos, Cap. IV y V Plinio, S. I. Historia Natural Tomo II Galileo, S. XVII Mairan , 1726 (auroras en Francia) Evento de Carrington, 1859 1. Incremento de la actividad solar y de las tormentas geomagnéticas Presente en la comunidad científica especializada

2. y su impacto en la sociedad tecnológica … 1859: Evento de Carrington. Impacto en el telégrafo Efectos en la Península Ibérica, (Marín-Vaquero 2010) 1923: Marconi. Efectos en la transmisión de o.e.m. 1989: Apagón de Canadá. Pr oblemas e n satélites 2003: Tormenta de Halloween. Grandes pérdidas económicas aminoradas por alerta previa 2012: Estimación pérdidas debidas a fallos en la distribución eléctrica US; 10 12 $ (Space Studies Board 2008) 1994: Fallos en satélites canadienses de comunicaciones

Acción a distancia (150 millones de kilómetros) Acción gravitatoria Radiación solar Emisión de materia: Viento solar CARACTERÍSTICAS

El viento solar empuja la cola de los cometas Biermann, 1951 Parker, 1958 Chapman y Ferraro, 1931 EMISIÓN DE MATERIA

Viento solar Campo magnético de la Tierra Efecto Viento Solar

El viento solar, al chocar con el CMT, crea la Magnetosfera, el escudo protector de la Tierra

Baja actividad Moderada actividad Alta actividad Relación actividad - nº manchas solares Extremadamente variable ¿ Cómo es la actividad solar ?

Fulguraciones solares Eyecciones de MC Agujeros coronales Fenómenos Solares Extremos Lazos, Prominencias

Ciclo solar: 11 años

¿ Cuando se produce una tormenta geomagnética ? La Eyección de Masa Coronal está orientada hacia la Tierra La velocidad del viento solar es muy alta, > 1000 km/s La orientación de Bz es opuesta a la del CMT

La aparición de auroras refleja el nivel de actividad del Sol

RAYOS X, EUV,, BLOQUEOS DE RADIO EVENTOS DE PROTONES TORMENTAS GEOMAGNETICAS RADIACION ELECTROMAGNETICA LLEGADA: INMEDIATA DURACION: MINUTOS, 1-2 HORAS PARTICULAS DE ALTA ENERGIA LLEGADA: 15 MIN - POCAS HORAS DURACION: DIAS PARTICULAS DE MEDIA-BAJA ENERGIA LLEGADA: 2-4 DIAS DURACION: DIAS PERTURBACION DE SEÑALES DE RADIO RADIOCOMUNICACION TIERRA Y NAVIGACION SATELITAL, SATCOM , INTERFERENC IAS DE RADAR, D EBILITAMIENTO DE ONDAS CORTAS DE RADIO DESORIENTACION DE SATELITES LECTURAS FALSAS EN SENSORES DAÑO A NAVIOS ESPACIALES FALLOS EN LA CARGA UTIL RADIACION EN AVIONES A GRAN ALTURA DEBILITAMIENTO DE ONDAS CORTAS DE RADIO CARGA ELECTRICA Y ARRASTRE EN SATELITES Y VV. EE. ERRORES DE NAVEGACION ERRORES TRAYECTORIAS DE LANZAMIENTO INTERFERENCIAS DE RADAR ANOMALIAS RADIOPROPAGACION BLOQUEOS POTENCIA Adaptado de R . Schwenn , Max-Planck-Institut für Aeronomie, Lindau, Germany Fenómenos solares Fulguraciones Eyecciones de MC Agujeros Coronales

Courtesy Risto Pirjola, FMI, Finland

Partículas
Destrucción de elementos electrónicos sensibles
Paneles Solares, células, degradación de sensores
Destruccción de elementos ópticos
Destrucción de elementos sensibles de semiconductores Desconexión de los paneles solares de SOHO antes de atravesar las áreas de las Leónidas (Noviembre/Diciembre) o Perseidas ( Agosto )

SATÉLITES -Las partículas cargadas de alta energía pueden llegar a atravesar sin problemas capas de hasta 4 cm de aluminio.

REDES ELÉCTRICAS
Se reduce la capacidad de transmisión del sistema, cae la tensión de las líneas, se pueden producir cortes y eventualmente un apagón total.
Una tormenta magnética puede producir diferencias de voltaje entre transformadores de alta tensión conectados a tierra., que pueden llegar a saturarse
Puede ocurrir un recalentamiento e incend io de los tran sformadores de alta tensión por una corriente muy elevada respecto al ra ngo de operación diseñado para los mismos.
Todo el tendido eléctrico de Gran Bretaña se tornó inestable durante dos tormentas geomagnéticas en 1847 y 1859
El 13 de Marzo de 1989 una tormenta geomagnética llevó los transformadores del sistema de suministro eléctrico de Hydro Québec a la saturación. Se produjo en el este de Canadá un corte de 9 horas

CORROSIÓN - Los oleoductos y gasoductos tienen una tendencia a corroerse, sobre todo en puntos de la superficie donde una corriente eléctrica puede fluir desde el metal hacia el terreno circundante -L a corrosión que experimentan los grandes puentes metálicos y las torres de alta tensión puede ser atribuida en parte a este fenómeno.

SEÑALES FERROVIARIAS - Las corrientes eléctricas inducidas en el suelo por la variación del campo geomagnética (GICs) pueden interferir en el tráfico ferroviario al perturbar el sistema de señalización. - Julio de 1982 se detectaron en Suecia fluct uaciones de voltaje inducidas desde el espacio que llevaron a fallos. -Este tema está siendo particularmente estu diado en los f errocarriles rusos y reviste un gran interés para la implantación de líneas de alta velocidad

EFECTOS SOBRE LOS SERES VIVOS -A nimales migratorios como aves y ballenas que usan el campo magnético para orientarse durante sus viaje de miles de kilómetros pueden extraviarse debido a grandes tormentas geomagnéticas. - Efectos sobre algunos procesos biológicos básicos - Los pasajeros y la tripulación de un avión es tán directam ente expuestos a los rayos cósmicos secundarios producidos en la atmósf era terrestre. - Incremento de problemas psiquiátricos en tiempo de tormentas. Correlación entre presencia de tormentas y aumento de ataques cerebrales e infartos

TELECOMUNICACIONES - Comunicación por cables : La longitud de cables de comunicaciones que atraviesan aguas profundas hace que, durante las tormentas magnéticas, puedan llegar a inducirse fluctuaciones de incluso algunos miles de voltios en líneas transoceánicas. - Ondas electromagnéticas : todas las comunicaciones por ondas electromagnéticas que pasan o se ref lejan e n la ionosfera se ven perturbadas. Esta perturbación aument a con la acti vidad magnética. Este problema es particularmente importan te para el GPS y los sistemas GNSS el GPS El 19 de Mayo de 1998 un sistema de control del satélite de comunicaciones Galaxy IV de la corporación PanamSat quedó fuera de servicio. Ello acarreó la interrupción, en EEUU, durante casi un día completo, del servicio de radiomensajes para un 90 % de los usuarios - La magnetosfera se reduce al ocurrir una gran tormenta geomagnética. Los satélites geoestacionarios (h ≈ 36000 km) o a gran distancia pueden quedar fuera de ella

4. ¿ Cómo se vigila la amenaza ?

Sistema de detección (1) Observación del Sol Desde la Tierra: Observatorios Desde el espacio: Misiones SOHO, STEREO, SDO Se observa lo que ha sucedido en el Sol unos 8 minutos antes 29/3/06 3/06

Satélites situados en el punto L1 de Lagrange del Sistema Sol-Tierra ACE SOHO GOES Sistema de detección (2) Satélites geoestacionarios Red de Observatorios en tierra

ACE: Advanced Composition Explorer SOHO: Solar Heliospheric Observatory http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=14 http://www.srl.caltech.edu/ACE/ace_mission.html

19-21 Noviembre, 2003 ACE ACE ACE Goes 10 Goes 10 Obser. Obser. IMF Bz Velocidad viento solar Densidad viento solar Flujo de protones: 4-9; 9-15; 15-40 MeV Componente CM paralela eje rotación Tierra Índice Ap Índice Dst BLANCH, 2009

http://www.sec.noaa.gov/NOAAscales/index.html i Informe de la situación. Pronóstico

24 -10-2011 Michigan Missouri

33333eee

3 -11-2011 X 1.9 Solar Flare SDO

6 -11-2011 8 -11-2011

Qué tiempo hace hoy ? SOHO

Estado del viento solar Actividad auroral Información sobre tormentas ult. 24 h actualmente Tormentas geomagnéticas ninguna ninguna Tormentas solares ninguna ninguna Bloqueos de radio ninguno ninguno

Muchas gracias por su atención Miguel Herraiz Sarachaga [email_address]

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