Dinamo solar

La dinamo solar es un proceso físico que genera el campo magnético del Sol . Se explica mediante una variante de la teoría de la dinamo . Un generador eléctrico natural en el interior del Sol produce corrientes eléctricas y un campo magnético, siguiendo las leyes de Ampère , Faraday y Ohm , así como las leyes de la dinámica de fluidos , que en conjunto conforman las leyes de la magnetohidrodinámica . El mecanismo detallado de la dinamo solar aún se desconoce y es objeto de investigación actual. ^{[ 1 ]}

Una dinamo convierte la energía cinética en energía electromagnética. Un fluido conductor de electricidad con movimiento de cizallamiento o más complejo , como la turbulencia, puede amplificar temporalmente un campo magnético mediante la ley de Lenz : el movimiento del fluido con respecto a un campo magnético induce corrientes eléctricas en el fluido que distorsionan el campo inicial. Si el movimiento del fluido es suficientemente complejo, puede mantener su propio campo magnético, donde la amplificación advectiva del fluido compensa esencialmente la atenuación difusiva u óhmica. Estos sistemas se denominan dinamos autosostenibles . El Sol es una dinamo autosostenible que convierte el movimiento convectivo y la rotación diferencial en su interior en energía electromagnética.

Actualmente, se postula que la geometría y el ancho de la tacoclina desempeñan un papel importante en los modelos de la dinamo solar al intensificar el campo poloidal más débil para crear un campo toroidal mucho más fuerte . Sin embargo, observaciones de radio recientes de estrellas más frías y enanas marrones , que carecen de un núcleo radiativo y solo poseen una zona de convección , han demostrado que mantienen campos magnéticos a gran escala, de intensidad solar, y exhiben actividad similar a la solar a pesar de la ausencia de tacoclinas. Esto sugiere que la zona de convección por sí sola podría ser responsable del funcionamiento de la dinamo solar. ^{[ 2 ]}

La variación temporal más prominente del campo magnético solar está relacionada con el ciclo solar cuasiperiódico de 11 años , caracterizado por un número y tamaño creciente y decreciente de manchas solares . ^{[ 3 ] [ 4 ]} Las manchas solares son visibles como parches oscuros en la fotosfera del Sol y corresponden a concentraciones del campo magnético. En un mínimo solar típico , son visibles pocas o ninguna mancha solar. Las que aparecen están en latitudes solares altas. A medida que el ciclo solar avanza hacia su máximo , las manchas solares tienden a formarse más cerca del ecuador solar, siguiendo la ley de Spörer .

El ciclo de manchas solares de 11 años es la mitad de un ciclo de dinamo solar de Babcock -Leighton de 22 años , que corresponde a un intercambio oscilatorio de energía entre los campos magnéticos solares toroidales y poloidales . En el máximo del ciclo solar , el campo magnético dipolar poloidal externo está cerca de su intensidad mínima del ciclo de dinamo, pero un campo cuadrupolar toroidal interno , generado por rotación diferencial dentro de la tacoclina , está cerca de su intensidad máxima. En este punto del ciclo de dinamo, el afloramiento por flotabilidad dentro de la zona de convección fuerza la emergencia del campo magnético toroidal a través de la fotosfera, dando lugar a pares de manchas solares, aproximadamente alineadas de este a oeste con polaridades magnéticas opuestas. La polaridad magnética de los pares de manchas solares alterna en cada ciclo solar, un fenómeno conocido como el ciclo de Hale. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Durante la fase descendente del ciclo solar, la energía se desplaza del campo magnético toroidal interno al campo poloidal externo, y las manchas solares disminuyen en número. En el mínimo solar, el campo toroidal está, correspondientemente, en su intensidad mínima, las manchas solares son relativamente raras y el campo poloidal está en su intensidad máxima. Durante el siguiente ciclo, la rotación diferencial convierte la energía magnética de nuevo del campo poloidal al toroidal, con una polaridad opuesta a la del ciclo anterior. El proceso continúa de forma continua, y en un escenario idealizado y simplificado, cada ciclo de manchas solares de 11 años corresponde a un cambio en la polaridad del campo magnético a gran escala del Sol. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} Los mínimos prolongados de actividad solar pueden asociarse con la interacción entre ondas de doble dinamo del campo magnético solar causadas por el efecto de pulsación de la interferencia de ondas. ^{[ 9 ]}

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