Investigadores de la Universidad de Extremadura y del Southwest Research Institute de EE UU han presentado una técnica para visualizar los datos solares históricos que se han recogido, no siempre con rigor, desde hace cuatro siglos. Los resultados también confirman que la actividad solar durante el siglo XX no es la responsable del cambio climático.
Los investigadores José Manuel Vaquero de la Universidad de Extremadura y Andrés Muñoz-Jaramillo del Southwest Research Institute en Boulder (Colorado, EE UU) han desarrollado una nueva técnica para analizar datos solares históricos, que permite distinguir las observaciones que se realizaron de forma rigurosa de aquellas que no se tomaron así y deben usarse con cuidado. El estudio se publica en la revista Nature Astronomy.
La técnica toma todos los datos históricos recopilados y digitalizados hasta el momento y los combina visualmente, para proporcionar una imagen completa de la información disponible y de la que falta. Entre sus aportaciones figura el primer diagrama de mariposas de los últimos 400 años de actividad solar, una representación gráfica de cómo ha evolucionado la latitud de las manchas solares.
“Este es el primer artículo que recoge todo el trabajo realizado en los últimos 20 años en este ámbito. En estas dos décadas, numerosos investigadores han propuesto diversas reconstrucciones y ahora proponemos una visión unitaria de lo que ha sido la actividad solar en los últimos 400 años”, subraya Vaquero.
“Gracias a unas sencillas técnicas de visualización de datos, hemos demostrado claramente que en los últimos cuatro siglos hay dos grandes periodos en función de la calidad y fiabilidad de los datos recogidos, teniendo en cuenta las diferentes técnicas de observación utilizadas –añade–. Uno es desde principios del siglo XIX, cuando ya disponemos de datos suficientes de calidad; y otro, los siglos XVII y XVIII (desde los primeros dibujos de manchas solares realizados en diciembre de 1610), donde hay un claro déficit de número de observaciones”.
“Hemos desarrollado complicadas técnicas de análisis de datos para conocer la actividad solar del pasado, pero la mejor opción es ampliar este conocimiento en el futuro con la ayuda de grupos multidisciplinares de astrofísicos, historiadores de la ciencia y filólogos que ayuden a revisar las observaciones históricas de las manchas solares ", apunta Vaquero.
Observaciones históricas (izquierda) y actuales (derecha) de grupos de manchas solares. / Biblioteca del Real Instituto y Observatorio de la Armada-Solar Dynamics Observatory (NASA)
Por su parte, Muñoz-Jaramillo, recuerda: "Los científicos han estado monitorizando la actividad solar desde que Galileo hizo los primeros dibujos en 1612 contando las manchas solares. Sin embargo, poner todas las observaciones en perspectiva es todo un reto debido a las diferentes técnicas de observación y los telescopios utilizados. Ahora vemos mucho más y nuestra comprensión de lo que observamos cambia la forma en que contamos las manchas".
Aproximadamente cada 11 años, la estructura magnética y la actividad del Sol recorren los períodos conocidos como mínimo solar y máximo solar. Durante el máximo solar, el Sol emite altos niveles de radiación solar, expulsa grandes cantidades de material solar y muestra grandes cantidades de manchas solares intensas, erupciones y otros fenómenos. Durante el mínimo solar, esta actividad se silencia. Los cambios en el Sol causan efectos en el espacio, en la atmósfera y en la superficie de la Tierra.
Pero el Sol también experimenta variaciones que pueden durar casi un siglo, incluidos los períodos de actividad solar anormalmente baja, como los denominados grandes mínimos. Un ejemplo clásico es el mínimo de Maunder , un período de 70 años entre 1645 y 1715 cuando las observaciones revelaron miles de días sin manchas solares. El término fue el título de un artículo de 1976 que identificó por primera vez estos ciclos más largos, llamado así por un matrimonio de astrónomos solares de finales del siglo XVII. En contraste, las observaciones modernas típicamente registran cientos de días sin manchas solares en períodos de tiempo similares.
"Los científicos están investigando si el mínimo de Maunder podría servir como arquetipo de un gran mínimo en la actividad magnética para el Sol y otras estrellas", comenta Muñoz-Jaramillo. "Sin embargo, los datos anteriores, durante y después de este mínimo son menos fiables y carecen de la precisión y cobertura de las mediciones de hoy. Las reevaluaciones recientes de las observaciones de manchas solares han dado lugar a una visión conflictiva sobre la evolución de la actividad solar en los últimos 400 años.
"Debido a nuestra falta de cobertura, no sabemos si el Sol tardó décadas en recuperarse del Mínimo de Maunder a los niveles de actividad solar que vemos hoy, o si fue rápido como si se hubiera activado un interruptor", señala el investigador. “Actualmente hay un equipo de expertos de todo el mundo que trabajan arduamente para encontrar la mejor manera de combinar estos datos. Mientras tanto, hay que tener mucho cuidado al usar datos históricos de manchas solares para estudiar los vínculos potenciales entre el Sol y los cambios en el clima terrestre, dado que estos efectos serían complejos y sutiles. Nuestro trabajo utiliza datos históricos para proporcionar contexto a los usuarios de estas estimaciones que pueden no ser conscientes de sus limitaciones ".
Además de analizar el Mínimo de Maunder, los autores también han considerado el llamado Máximo moderno (incluyendo los ciclos más fuertes para los cuales se dispone de observaciones directas), que se desarrolla durante la segunda mitad del siglo XX.
Influencia del sol en el clima
Los autores destacan que este trabajo es fundamental para comprender el pasado y el futuro del Sol, así como para evaluar si su actividad desempeña un papel en cambios climáticos como el actual.
Los resultados confirman algo que ya se sabía: que la actividad solar durante el siglo XX no ha sido tan intensa como otros autores indicaron en el pasado, por lo que claramente el Sol no es el responsable del cambio climático.
“Es evidente que las variaciones de la actividad solar tienen un claro impacto en el clima de la Tierra, pero la respuesta es no lineal", aclara Vaquero. "Es decir, que si, por ejemplo, aumenta la actividad solar, no tiene por qué subir la temperatura proporcionalmente. Lo que se indica aquí es que el responsable del cambio climático (que siempre va a estar modulado por la actividad solar y por eso es importante) es el aumento del CO2 y no la actividad solar”.
Evolución de la actividad solar a largo plazo. En la cuarta columna aparece el diagrama de mariposas. / A. Muñoz-Jaramillo y José M. Vaquero - Nature Astronomy
Referencia bibliográfica:
Andrés Muñoz-Jaramillo y José M Vaquero. “Visualization of the challenges and limitations of the long-term sunspot number record”. Nature Astronomy, 2018. Doi: 10.1038/s41550-018-0638-2
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