La dinamo solar es un proceso físico que genera el campo magnético del Sol . Se explica con 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 juntas forman las leyes de la magnetohidrodinámica . El mecanismo detallado de la dinamo solar no se conoce y es objeto de investigación actual. [1]
Un dinamo convierte la energía cinética en energía electromagnética. Un fluido conductor de electricidad con movimiento de cizallamiento o más complicado , como la turbulencia, puede amplificar temporalmente un campo magnético a través de la ley de Lenz : el movimiento del fluido en relación con un campo magnético induce corrientes eléctricas en el fluido que distorsionan el campo inicial. Si el movimiento del fluido es suficientemente complicado, puede mantener su propio campo magnético, con la amplificación del fluido advectivo que esencialmente equilibra la desintegración difusiva u óhmica. Estos sistemas se denominan dinamos autosostenibles . El Sol es un dinamo autosostenible que convierte el movimiento convectivo y la rotación diferencial dentro del Sol en energía electromagnética.
Actualmente, se plantea la hipótesis de que la geometría y el ancho de la tacoclina desempeñan un papel importante en los modelos de la dinamo solar al enrollar el campo poloidal más débil para crear un campo toroidal mucho más fuerte . Sin embargo, recientes observaciones de radio de estrellas más frías y enanas marrones , que no tienen un núcleo radiativo y solo tienen una zona de convección , han demostrado que mantienen campos magnéticos de gran escala de intensidad solar y muestran una actividad similar a la solar a pesar de la ausencia de tacoclinas. Esto sugiere que la zona de convección por sí sola puede ser responsable de la función de la dinamo solar. [2]
La variación temporal más destacada 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 de campo magnético. En un mínimo solar típico , pocas o ninguna mancha solar es visible. Las que aparecen están en latitudes solares altas. A medida que el ciclo solar progresa 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 Babcock -Leighton de 22 años , que corresponde a un intercambio oscilatorio de energía entre campos magnéticos solares toroidales y poloidales . En el máximo del ciclo solar , el campo magnético dipolar poloidal externo está cerca de su intensidad mínima de ciclo de dinamo, pero un campo cuadrupolar toroidal interno , generado a través de la rotación diferencial dentro de la tacoclina , está cerca de su intensidad máxima. En este punto del ciclo de dinamo, el afloramiento boyante dentro de la zona de convección fuerza la aparición 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 se alterna en cada ciclo solar, un fenómeno conocido como el ciclo de Hale. [5] [6]
Durante la fase de declive 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 tiene, correspondientemente, una intensidad mínima, las manchas solares son relativamente raras y el campo poloidal tiene una intensidad máxima. Durante el siguiente ciclo, la rotación diferencial convierte la energía magnética de nuevo del campo poloidal al campo toroidal, con una polaridad que es 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 batido de la interferencia de ondas. [9]