Las variaciones solares afectan la abundancia de nubes en nuestra atmósfera, sugiere un nuevo estudio dirigido por DTU Space. Grandes erupciones en la superficie del Sol pueden proteger temporalmente a la Tierra de los llamados rayos cósmicos que ahora parecen afectar la formación de nubes.
Un equipo de científicos del Instituto Nacional del Espacio de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU Space) y el Instituto de Física Racah de la Universidad Hebrea de Jerusalén ha relacionado las grandes erupciones solares con los cambios en la capa de nubes de la Tierra en un estudio basado en más de 25 años. de observaciones satelitales.
Se sabe que las erupciones solares protegen la atmósfera de la Tierra de los rayos cósmicos. Sin embargo, el nuevo estudio, publicado en el Journal of Geophysical Research: Space Physics, muestra que la cobertura de nubes global se reduce simultáneamente, lo que respalda la idea de que los rayos cósmicos son importantes para la formación de nubes. Las erupciones provocan una reducción en la fracción de nubes de aproximadamente un 2 por ciento, lo que corresponde a aproximadamente mil millones de toneladas de agua líquida que desaparecen de la atmósfera.
Dado que se sabe que las nubes afectan las temperaturas globales en escalas de tiempo más largas, la presente investigación representa un paso importante en la comprensión de las nubes y la variabilidad climática.
“La Tierra está bajo constante bombardeo de partículas del espacio llamadas rayos cósmicos galácticos. Las violentas erupciones en la superficie del Sol pueden expulsar estos rayos cósmicos de la Tierra durante aproximadamente una semana. Nuestro estudio ha demostrado que cuando los rayos cósmicos se reducen de esta manera, hay una reducción correspondiente en la cobertura de nubes de la Tierra. Dado que las nubes son un factor importante en el control de la temperatura en la Tierra, nuestros resultados pueden tener implicaciones para el cambio climático”, explica el autor principal del estudio Jacob Svensmark de DTU.
Partículas muy energéticas
Los rayos cósmicos galácticos son partículas muy energéticas que se originan principalmente de supernovas.
Estas partículas generan moléculas cargadas eléctricamente (iones) en la atmósfera de la Tierra. Se ha demostrado en el laboratorio que los iones mejoran la formación de aerosoles, que pueden servir como semillas para la formación de las gotas de nubes que forman una nube. Si esto sucede realmente en la atmósfera o solo en el laboratorio es un tema que se ha investigado y debatido durante años.
Cuando las grandes erupciones solares destruyen los rayos cósmicos galácticos antes de que lleguen a la Tierra, provocan una reducción de los iones atmosféricos de hasta aproximadamente un 20 a un 30 por ciento en el transcurso de una semana. Entonces, si los iones afectan la formación de nubes, debería ser posible observar una disminución en la cobertura de nubes durante los eventos en los que el Sol expulsa los rayos cósmicos, y esto es precisamente lo que se hace en este estudio.
Las llamadas ‘disminuciones de Forbush’ de los rayos cósmicos se han relacionado previamente con cambios de una semana en la capa de nubes de la Tierra, pero el efecto se ha debatido extensamente en la literatura científica.
El nuevo estudio concluye que «existe un impacto real de la disminución de Forbush en la microfísica de las nubes» y que los resultados apoyan la sugerencia de que «los iones juegan un papel importante en el ciclo de vida de las nubes».
Llegar a esa conclusión fue, sin embargo, un arduo esfuerzo. Se producen muy pocas disminuciones fuertes de Forbush y se espera que su efecto sobre la formación de nubes esté cerca del límite de detección utilizando observaciones atmosféricas globales medidas por satélites y estaciones terrestres. Por lo tanto, era de suma importancia seleccionar los eventos más fuertes para el estudio, ya que tenían que tener el efecto más fácil de detectar. La determinación de esta fuerza requirió combinar datos de unas 130 estaciones en combinación con modelos atmosféricos.
Este nuevo método dio como resultado una lista de 26 eventos en el período 1987-2007 clasificados según la ionización. Esta lista clasificada fue importante para la detección de una señal y también puede arrojar algo de luz sobre por qué estudios anteriores han llegado a conclusiones variadas, ya que se han basado en eventos que no necesariamente se ubicaron en los primeros lugares de la lista.
Posible efecto a largo plazo
El efecto de la disminución de Forbush en las nubes es demasiado breve para tener algún impacto en los cambios de temperatura a largo plazo.
Sin embargo, dado que las nubes se ven afectadas por cambios a corto plazo en la radiación cósmica galáctica, también pueden verse afectadas por el cambio más lento en la actividad solar que ocurre en escalas de decenas a cientos de años y, por lo tanto, desempeñan un papel en el balance de radiación que determina la temperatura global.
La contribución de los soles al cambio climático pasado y futuro puede ser mayor que simplemente los cambios directos en la radiación, concluyen los científicos detrás del nuevo estudio.
Fuente: Instituto Nacional del Espacio de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU Space).
Artículo original: Solar activity has a direct impact on Earth’s cloud cover. Morten Garly Andersen. Agosto 24, 2016.
Material relacionado
En un momento se pretendió con este estudio justificar la causa del cambio climático, lo cual es incorrecto. Un artículo en el que otros científicos argumentan contra esa asunción y que sirve para poner en relive el verdadero alcance del estudio es:
- Cosmic ray theory of global warming. The effects of solar activity in climate change overstated. Tim Wallace. Cosmos Magazine. Dec 21, 2017.
Un buen material en Español, de presentación de los rayos cósmicos y el proceso de su acceso y efecto sobre la atmósfera luego de superar la magnetósfera terrestre se encuentra en la pestaña de Divulgación, de la Base de Datos de Monitoreo de Neutrones (NMDB) de la Unión Europea:
La historia de los rayos cósmicos está enterrada bajo nuestros pies
Crédito: A. Chantelauze, S. Staffi, L. Bret.
Los científicos han descubierto una manera de mirar hacia nuestro pasado galáctico y el método propuesto es literalmente innovador. Consiste en desenterrar cristales de sal a kilómetros de profundidad, los cuales pueden tener marcas de rayos cósmicos de hasta miles de millones de años. El artículo siguiente lo presenta:
- La historia de los rayos cósmicos está enterrada bajo nuestros pies. Carlos Costa. Sociedad Astronómica Octante (SAO). Febrero 3, 2021.
De dónde provienen los rayos cósmicos de la Vía Láctea
Crédito: Laboratorio de Astrofísica, Universidad de Nagoya.
Los astrónomos han logrado por primera vez cuantificar los componentes de protones y electrones de los rayos cósmicos en un remanente de supernova.
Al menos el 70% de los rayos gamma de muy alta energía emitidos por los rayos cósmicos se deben a protones relativistas, según el novedoso análisis de imágenes de radio, rayos X y radiación de rayos gamma. El sitio de aceleración de los protones, los componentes principales de los rayos cósmicos, ha sido un misterio de 100 años en la astrofísica moderna. Esta es la primera vez que se muestra cuantitativamente la cantidad de rayos cósmicos que se producen en un remanente de supernova y es un paso que hace época en la elucidación del origen de los rayos cósmicos. La publicación a continuación, lo aborda y además contiene recursos sobre el tema:
- Revelando un misterio centenario: de dónde provienen los rayos cósmicos de la Vía Láctea. Carlos Costa. Sociedad Astronómica Octante (SAO). agosto 24, 2021. 23021.
¿Pueden los rayos de las tormentas tener un origen cósmico?
Crédito: Scientific American.
Desde que Benjamin Franklin voló su cometa en una tormenta y extrajo una chispa del otro extremo, sabemos que los rayos son descargas de electricidad. Sin embargo, sigue siendo un misterio cómo esa electricidad pasa de la nube al suelo.
Pero los astrónomos que estudian los rayos cósmicos en la Universidad de Radboud en los Países Bajos pueden haber tropezado con la respuesta. Así como los rayos X se utilizan para sondear la estructura de la materia en los laboratorios, los rayos cósmicos proporcionaron una imagen del campo eléctrico dentro de las turbulentas nubes de tormenta. Los rayos cósmicos también pueden proporcionar una pista para los rayos de las tormentas. Los hallazgos fueron publicados en Physics Review Letters. La publicación siguiente lo presenta:
- Cosmic rays reveal thunderstorm secrets. Cathal O’Connell. Cosmos Magazine. May 11, 2015.
Pierre Auger: El mayor observatorio del mundo de rayos cósmicos de alta energía
Crédito: CONICET.
El siguiente informe especial del Observatorio Pierre Auger contiene una información detallada sobre el mismo, sus actividades y logros:
- El Observatorio de rayos cósmicos Pierre Auger: El cielo a sus pies. Informe Especial. CONICET.
Crédito: Steven Saffi , CC BY-SA 2.0
El detector de rayos cósmicos más grande del mundo detectó accidentalmente elfos, un fenómeno de rayos inusual en lo alto de la atmósfera. Ahora está buscando intencionalmente más.
- Atrapando Elfos en Argentina. K.-D. Merenda , R. Mussa y L. Wiencke. Eos, Magazine of the American Geophysical Union (AGU). Junio 5 de 2020.
Curiosidades
Balance de los rayos cósmicos en el Sistema Solar
Crédito: ESA
Los científicos buscan comprender las esquivas propiedades de los rayos cósmicos estelares y galácticos antes de buscar vida en exoplanetas.
Los científicos esperan encontrar rastros de vida en atmósferas de exoplanetas al buscar patrones reveladores en la composición química de una atmósfera. Sin embargo, esos patrones podrían verse alterados por los rayos cósmicos. A medida que estas partículas cargadas de energía se estrellan contra las atmósferas planetarias a fracciones razonables de la velocidad de la luz, crean cascadas de partículas secundarias y radiación que alteran la química atmosférica. En el extremo, las partículas invisibles dan forma a la capacidad de un planeta para albergar vida.
- Taking Stock of Cosmic Rays in the Solar System. Jure Japelj. Eos, Magazine of the American Geophysical Union (AGU).