El cielo nocturno es el escenario en el que podemos apreciar diminutos puntos brillantes, como si acompañaran a la Luna cada noche en su travesía alrededor de la Tierra. A estos puntos brillantes los percibimos mucho más lejos que a nuestro satélite natural, esto es porque puede tratarse de algún otro planeta de nuestro sistema solar o de objetos que están mucho más lejos, las estrellas. Durante el día también podemos presenciar una estrella, esa que nos anuncia el amanecer, que despedimos al atardecer y que con su luz ilumina nuestro planeta: el Sol.
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Este astro forma parte de nuestra experiencia diaria a lo largo de nuestras vidas: debido al sentido de rotación de la Tierra, vemos que sale por el este y se oculta por el oeste. Más aún, el ciclo circadiano está anclado al Sol, es decir, los cambios físicos, mentales y conductuales de los organismos vivos se rigen por las horas de luz y de oscuridad, que para todo ser terrestre será durante el transcurso de 24 horas. Así, entender al Sol es entender más de nosotros mismos.
Helios en la mitología griega, Solis Invictus en la mitología romana, son dioses que heredan su nombre a la estrella más cercana a nuestro planeta y que en español le llamamos Sol. Su presencia es fundamental para diferentes procesos vitales en la Tierra, como la fotosíntesis y el ciclo del agua.
Origen del Sol
Se estima que el Sol se formó hace aproximadamente unos 4,500 millones de años, en una inmensa nube molecular probablemente muy parecida a la nebulosa Orión.1 Podemos pensar en una nebulosa como una nube de gas y polvo espacial donde nacen las estrellas. Por efecto de la gravedad, esta enorme nube molecular comenzó a colapsar sobre sí misma mientras rotaba, hasta que se formó una primera versión joven del Sol, como una protoestrella. Al rotar expulsó mucho material hacia el exterior, dando forma a un disco a su alrededor que luego de miles de años se convertiría en los diferentes planetas a su alrededor, finalmente resultando en nuestro sistema solar.
En una simulación podemos observar como el disco alrededor del Sol va desapareciendo como parte de la formación planetaria, es decir, el material esparcido en el disco se va aglomerando en diferentes regiones, dando a lugar a la formación de los planetas.
Eclipse solar
Así como sucede con la Luna, que cada cierto tiempo ocurre un eclipse lunar, también el Sol puede ser eclipsado. Esto ocurre cuando la configuración es la siguiente: la Luna se interpone en el camino entre la Tierra y el Sol. Como se aprecia en la siguiente imagen, se produce un cono de sombra conocido como umbra (ilustrado de color gris en la imagen).
Los lugares sobre la Tierra donde ocurra la umbra será donde se podrá ver un eclipse solar total, es decir, el Sol quedará cubierto totalmente, mientras que en la penumbra que consiste en las regiones fuera de la umbra pero aún dentro del cono más grande (indicado con líneas amarillas) se apreciará un eclipse solar parcial.
En México tendremos en 2025 dos eclipses solares parciales: uno el 29 de marzo y otro el 21 de septiembre. El último eclipse solar total sucedió el 8 de abril de 2024, y para poder ver uno de nuevo tendremos que esperar hasta el 30 de marzo de 2052. Algunos de los estados donde se podrá ver de manera total son: Zacatecas, Tamaulipas, San Luis Potosí, Nayarit y Aguascalientes.2
Descubrimientos científicos gracias a eclipses solares
Los eclipses solares no solo han cautivado a los humanos cuando se da este fenómeno en el cielo, sino además han permitido hacer grandes descubrimientos:
- Relatividad General: a tan solo cuatro años después de su propuesta final sobre la gravedad, la teoría de la Relatividad General de Albert Einstein fue comprobada. El astrónomo Sir Arthur Eddington lideró dos expediciones para presenciar el eclipse solar del 29 de mayo de 1919; una hacia la Isla de Príncipe en el golfo de Guinea en África y otra a la ciudad de Sobral en Brasil. Desde estos dos lugares podrían no solo tener una mejor observación del eclipse, sino además medir la posición de estrellas lejanas. Las fotografías de ese eclipse permitieron evidenciar que la trayectoria de la luz de las estrellas lejanas estaba siendo desviada de la usual trayectoria recta, comprobando que el espacio y el tiempo se deforman ante la presencia de un cuerpo masivo como nuestro Sol.3 El Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en inglés) es una de las aplicaciones modernas de la Relatividad General.
- Helio: así como cada uno de los seres humanos tenemos una huella digital única que nos identifica inequívocamente, los elementos químicos también tienen una especie de huella que los caracteriza y les llamamos espectros. El hidrógeno tiene su espectro, el uranio, el oro, la plata, etc. No fue sino hasta el eclipse solar total del 18 de agosto de 1868 que el astrónomo Pierre Jansen, al analizar las líneas espectrales del Sol durante el eclipse, notó que había una franja amarilla que no había sido documentada antes. Esta nueva huella, que no correspondía con ningún elemento conocido hasta esa fecha, debía ser de un elemento nuevo y como venía del Sol los astrónomos usaron la etimología del dios griego para darle el nombre de Helio. Hoy usamos este elemento en la Tierra para que nuestros globos floten, pero también en aplicaciones médicas para aumentar el flujo de oxígeno en las vías respiratorias.4
- Corona solar: el brillo del Sol no permite ver con más detalle su superficie y su atmósfera. Como la Luna obstruye la luz solar durante el eclipse, se pensaba que la aparición de un brillo blanco pertenecía a la Luna. Fue hasta el eclipse solar del 22 de mayo de 1724 que el astrónomo Giacomo Maraldi reconoció que esta corona brillante pertenecía al Sol, y no a la Luna. Desde la corona solar viaja lo que llamamos vientos solares, que son responsables del espectáculo nocturno que presenciamos con las auroras boreales.
Viento solar, las auroras boreales y los colores en el cielo
Cuando hablamos de viento podemos pensar en una corriente de aire, esa que ondea la bandera o que enfría nuestro café. La gran alberca de aire en la que estamos inmersos, la atmósfera, contiene las partículas que respiramos y que se mueven en masa en forma de vientos.
¿Cómo es que hablamos entonces de viento solar? ¿Hay aire en el espacio? A diferencia de la atmósfera terrestre, no hay aire en el espacio. Sin embargo, la corona solar se extiende mucho más allá de la superficie del Sol y es la región donde se producen partículas que por las altas temperaturas salen disparadas hacia el espacio, escapando de la gravedad solar.5 La velocidad máxima con la que pueden salir emitidas esta partículas es de 3,000 kilómetros por segundo.
El campo magnético de la Tierra define lo que conocemos como magnetosfera, la cual atrapa las partículas del viento solar y dependiendo de la intensidad de este viento y de la región en la Tierra donde el campo magnético las atrape, podremos ver cómo la interacción del viento solar con nuestra atmósfera crea unos destellos de colores en el cielo, las auroras boreales.
Imagen de mejor resolución del Sol
El telescopio solar Daniel K. Inouye, ubicado en la isla Maui del archipiélago hawaiano, ha tomado la imagen con mayor resolución de la superficie solar que tenemos.6 En la imagen apreciamos un patrón con estructuras doradas similares a células separadas por líneas marrones y negras. Estas son regiones de plasma turbulento que cubre todo el Sol y donde cada “célula” tiene un tamaño aproximado a la tercera parte de México. Estas estructuras se forman debido a los movimientos violentos que transportan calor desde el interior del Sol hasta su superficie.
¿Cómo lograron ver tan cerca al Sol? Este telescopio combina un espejo de 4 metros – el más grande tratándose de un telescopio solar – con una localización insuperable desde la cumbre de Haleakala en Maui a unos 3,000 metros de altura. Si alguna vez has jugado con una lupa, sabrás que enfocando la luz del Sol puedes quemar el objeto al que estés apuntando. Pues bien, enfocar 13 kilovatios de energía solar produce muchísimo calor. Por esto el telescopio cuenta con un sistema de refrigeración especializado que funciona como protector térmico. Unos once kilómetros de tuberías distribuyen refrigerante por todo el telescopio.
Por otro lado, el domo que encierra al telescopio está cubierto por placas delgadas que regulan la temperatura alrededor del telescopio. Usa además el dispositivo “heat-stop” para bloquear la mayor parte de la energía solar que llega al espejo principal, para así poder analizar regiones del Sol con una claridad incomparable.
Características del Sol
El Sol es nuestra estrella más cercana, es un gigantesco reactor nuclear que quema alrededor de 5 millones de toneladas de combustible de hidrógeno cada segundo. Existen diversos tipos de estrellas: enanas blancas, gigantes rojas, enanas marrones, estrella de neutrones, entre otras. En el caso de nuestro Sol se trata de una enana amarilla y como tal, tiene una vida media de diez mil millones de años. Nuestro Sol ha gastado ya su combustible durante unos 5 mil millones de años, por lo que está a la mitad de su vida y continuará quemando toneladas de combustible en su interior durante cinco mil millones de años más.7
Es el objeto más masivo del sistema solar, y por mucho. Si sumamos las masas de todos los planetas, sus satélites, los planetas enanos, todos los asteroides del cinturón principal y del cinturón de Kuiper, todos los cometas y el gas y polvo interplanetario, todos ellos contribuyen a las masa total del sistema solar en solo un 0.14%. El 99.86% restante lo ocupa la masa del Sol, que es aproximadamente de 2,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 kilogramos.8 Se necesitarían 330,000 Tierras para alcanzar la masa del Sol.
| Edad | 4,570,000,000 años |
| Radio | 696,000 km |
Distancia a la Tierra | 149,597,870 km |
Gravedad | 274 m/s2 |
Temperatura en su superficie | 5,500 grados Centígrados |
Temperatura en su interior | 15,000,000 grados Centígrados |
Masa | 1.9889×1030 kg |
| Ciclo solar | 11 años |
Distancia entre la Tierra y el Sol
La órbita de la Tierra alrededor del Sol es elíptica, lo que significa que unas veces estamos más cerca y otras más lejos del Sol. Sin embargo, en promedio podemos estimar una distancia entre el Sol y la Tierra de 150 millones de kilómetros. Cuando las distancias empiezan a ser muy grandes como miles de millones de kilómetros, resulta conveniente usar otras unidades.
Una de uso común en astronomía es la de año luz: un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, que son aproximadamente 9,460,800,000,000 kilómetros. La estrella vecina más cercana a nuestro Sol es la enana roja Proxima Centauri, a unos 4.24 años luz de distancia.9 En este catálogo estelar podrás encontrar más información sobre miles de estrellas en la Vía Láctea.
La gravedad en el Sol es unas 28 veces más grande que la que experimentamos en la Tierra. Si lanzamos una manzana desde el lado más alto de la Torre de Pisa en Italia, la manzana llegaría al piso en unos 3.40 segundos. Pero si la Torre de Pisa estuviera en el Sol la manzana caería en 0.64 segundos.
Campo magnético solar: responsable de las manchas y ciclos en el Sol
Una de las características más importantes del Sol, es su potente campo magnético ya que juega un papel crucial en la actividad solar. El Sol es tan caliente que el contenido de materia que contiene está en forma de plasma. El movimiento de este plasma altera fuertemente la dinámica del campo magnético solar, al punto de producir fuertes tormentas solares que pueden afectar la tecnología en la Tierra.
Por ejemplo, durante el huracán Irma en 2017, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA por sus siglas en inglés) notificó que simultáneamente estaba ocurriendo un evento meteorológico espacial que interrumpió la comunicaciones por radio durante ocho horas. Los servicios de aviación de emergencia y los medios marítimos quedaron incomunicados durante ese tiempo.10
Los campos magnéticos pueden concentrarse en regiones específicas del Sol, y cuando esto ocurre dichas regiones tienen una temperatura más baja que el resto de la superficie solar. Estas zonas frías se tornan oscuras y es lo que conocemos como manchas solares. Cabe señalar que esas zonas frías siguen siendo muy calientes, alcanzando unos 3,600 grados Centígrados. Los humanos ya tenemos unos 400 años estudiando las manchas solares con telescopios. El campo magnético del Sol y las manchas solares recorren la superficie solar periódicamente.
Es este efecto periódico lo que define el ciclo solar: el campo magnético del Sol cambia de polaridad cada once años. Para poder identificar en qué fase del ciclo solar se encuentra el Sol, se cuenta la cantidad de manchas solares: el comienzo de un ciclo solar es cuando el Sol tiene menos manchas solares (mínimo solar). Luego tanto la actividad solar como la cantidad de manchas solares aumenta, hasta que llega la mitad del ciclo solar cuando el Sol tiene la mayor cantidad de manchas solares (máximo solar). A medida que el ciclo termina se desvanecen las manchas solares hasta el mínimo solar y luego comienza un nuevo ciclo.11
Sin el Sol, nuestro planeta no se hubiese formado. Más aún, su luz y su energía son ingredientes fundamentales para la vida en la Tierra como la conocemos. Por muy distante que esté, este super potente reactor termonuclear incide de forma importante en la Tierra. La actividad solar puede repercutir en diversos sistemas tecnológicos terrestres: por ejemplo los viajes aéreos se pueden ver afectados por las erupciones magnéticas solares. También pueden interrumpir las comunicaciones satelitales y hacer caer redes eléctricas, lo cual afecta el funcionamiento del GPS y provoca apagones. Así, es mucha ciencia la que aún se puede hacer y la que aún se puede aprender de este gran astro responsable de nuestra propia existencia.
- NASA, “Messier 42”. ↩︎
- Daniel Zainos, “¿Cuándo serán los siguiente eclipses solares en México?”, 08 abril 2024. ↩︎
- Robin Catchpole y Graham Dolan, “General Relativity and the 1919 Solar Eclipse”. ↩︎
- Enrique Royuela, “Helio, un titán de la química”. ↩︎
- NASA, “¿Qué es la corona solar?” ↩︎
- National Solar Observatory, “Inouye Solar Telescope: First Light. See the Sun like never before.” ↩︎
- Michael Stix, “The Sun: An Introduction”, segunda edición 2002. ↩︎
- Michael Woolfson, “The origin and evolution of the solar system”, 01 febrero 2002. ↩︎
- NASA, “Our Sun: Facts”. ↩︎
- R. J. Redmon, D. B. Seaton, R. Steenburgh, J. He y J. V. Rodriguez, “September 2017’s Geoeffective Space Weather and Impacts to Caribbean Radio Communications During Hurricane Response”, 25 julio 2018. ↩︎
- NASA, “What Is the Solar Cycle?” ↩︎
Esta entrada tiene un comentario
El segundo párrafo me atrapó, y el párrafo: la imagen de mejor resolución, me impactó. ¡Cuánto se ha aprendido, y lo que falta!. Qué gusto fue leer este artículo.