Las tormentas solares de agosto de 1972 fueron una serie de tormentas solares históricamente poderosas con componentes de intensas a extremas de llamaradas solares , eventos de partículas solares y tormentas geomagnéticas a principios de agosto de 1972, durante el ciclo solar 20. La tormenta causó perturbaciones generalizadas en la red eléctrica y de comunicaciones a través de grandes porciones de América del Norte, así como interrupciones de satélites. El 4 de agosto de 1972, la tormenta causó la detonación accidental de numerosas minas navales estadounidenses cerca de Haiphong , Vietnam del Norte . [1] El tiempo de tránsito de la eyección de masa coronal (CME) desde el Sol a la Tierra es el más rápido jamás registrado. [2]
La actividad de llamaradas solares más significativa detectada ocurrió del 2 al 11 de agosto. La mayor parte de la actividad solar significativa emanó de la región de manchas solares activas McMath 11976 (MR 11976; las regiones activas son cúmulos de pares de manchas solares ). [3] [4] [5] [6] McMath 11976 fue extraordinariamente compleja magnéticamente. Su tamaño fue grande, aunque no excepcionalmente. [7] McMath 11976 produjo 67 llamaradas solares (4 de ellas de clase X ) durante el tiempo que estuvo frente a la Tierra, del 29 de julio al 11 de agosto. [8] También produjo múltiples llamaradas de luz blanca relativamente raras durante varios días. [1] La misma área activa duró mucho tiempo. Persistió a través de cinco ciclos de rotación solar , primero recibió la designación como Región 11947 cuando estaba de frente a la Tierra, pasó desapercibida mientras rotaba más allá del lado lejano del Sol, luego regresó al lado de la Tierra como Región 11976, antes de ciclar como Regiones 12007, 12045 y 12088, respectivamente. [9]
La llamarada del 4 de agosto fue una de las más grandes desde que se tienen registros. [10] Satura el sensor de rayos X Solrad 9 aproximadamente a X5,3, pero se estima que estaba cerca de X20, [11] el umbral del muy raramente alcanzado R5 en la escala de clima espacial de apagón de radio de la NOAA. [12] Se midió una ráfaga de radio de 76.000 sfu a 1 GHz . [8] Esta fue una llamarada de duración excepcionalmente larga, que generó emisiones de rayos X por encima del nivel de fondo durante más de 16 horas. El Observatorio Solar Orbital ( OSO 7 ) detectó por primera vez emisiones raras en el espectro de rayos gamma ( -ray), tanto el 4 como el 7 de agosto. [13] Se estima que las emisiones electromagnéticas de amplio espectro de la llamarada más grande totalizan entre 1 y 5 x 10 32 ergs en energía liberada. [14]
El tiempo de llegada de la eyección de masa coronal (CME) asociada y su nube coronal, 14,6 horas, sigue siendo el récord de duración más corta a partir de noviembre de 2023, lo que indica un evento excepcionalmente rápido y, por lo general, excepcionalmente geoefectivo (el tiempo de tránsito normal es de dos a tres días). Una serie anterior de erupciones solares y CME despejó el medio interplanetario de partículas, lo que permitió la rápida llegada en un proceso similar a la tormenta solar de julio de 2012. [ 2] Normalizando los tiempos de tránsito de otros eventos extremos conocidos a un estándar de 1 UA para tener en cuenta la distancia variable de la Tierra al Sol a lo largo del año, un estudio encontró que la llamarada ultrarrápida del 4 de agosto fue un caso atípico para todos los demás eventos, incluso en comparación con la gran tormenta solar de 1859, la tormenta solar conocida más extrema en general, que se conoce como el " Evento Carrington ". [15] Esto corresponde a una velocidad de eyección de aproximadamente 2850 km/s (1770 mi/s). [16]
La velocidad del viento solar en las proximidades de la Tierra también puede ser récord y se calcula que ha superado los 2000 km/s (1200 mi/s) (aproximadamente el 0,7 % de la velocidad de la luz ). La velocidad no se pudo medir directamente porque la instrumentación estaba fuera de escala. [17] [18] El análisis de un magnetograma de Guam indicó una onda de choque que atravesó la magnetosfera a 3080 km/s (1910 mi/s) y un sorprendente tiempo de inicio repentino de tormenta (SSC) de 62 s. [19] Se calculó una intensidad de campo magnético estimada de 73-103 nT y una intensidad de campo eléctrico de >200 mV/m a 1 UA. [20]
Un reanálisis basado en datos del observatorio solar espacial IMP-5 (también conocido como Explorer 41 ) sugiere que el flujo de iones de >10 MeV alcanzó 70.000 partículas·s -1 ·sr -1 ·cm -2 (es decir, 70.000 partículas por segundo, por estereorradián, por centímetro cuadrado; véase Radiancia ), lo que lo acerca al nivel S5 de la NOAA, extremadamente raramente alcanzado, en la escala de radiación solar. [12] Los flujos en otros niveles de energía, desde suaves a duros, a >1 MeV, >30 MeV y >60 MeV, también alcanzaron niveles extremos, así como los inferidos para >100 MeV. [21] [1] La tormenta de partículas provocó un agotamiento del ozono estratosférico polar del hemisferio norte de aproximadamente el 46% a una altitud de 50 km (31 mi) durante varios días antes de que la atmósfera se recuperara y que persistió durante 53 días a la altitud inferior de 39 km (24 mi). [22]
El intenso viento solar y la tormenta de partículas asociadas con las CME llevaron a una de las mayores disminuciones en la radiación de rayos cósmicos desde fuera del Sistema Solar, conocida como disminución de Forbush , jamás observada. [23] El ataque de partículas energéticas solares (PES) fue tan fuerte que la disminución de Forbush de hecho disminuyó parcialmente. [24] Las PES alcanzaron la superficie de la Tierra, causando un evento a nivel del suelo (ETS). [25]
La llamarada y la eyección del 4 de agosto causaron efectos significativos a extremos en la magnetosfera de la Tierra, que respondió de una manera inusualmente compleja. [1] El índice de tiempo de tormenta de perturbación (Dst) fue de solo -125 nT, cayendo simplemente dentro de la categoría relativamente común de tormenta "intensa". Inicialmente se produjo una respuesta geomagnética excepcional y luego se produjeron algunas tormentas extremas a nivel local (algunas de ellas posiblemente dentro de subtormentas ), pero se cree que la llegada de CME posteriores con campos magnéticos orientados hacia el norte cambió el campo magnético interplanetario (IMF) de una orientación inicial hacia el sur a una orientación hacia el norte, suprimiendo así sustancialmente la actividad geomagnética ya que la explosión solar se desvió en gran medida lejos de la Tierra en lugar de hacia ella. Un estudio temprano encontró un rango de asimetría extraordinario de ≈450 nT. [26] Un estudio de 2006 determinó que si hubiera existido una orientación favorable hacia el sur del FMI, el Dst podría haber superado los -1.600 nT, comparable al Evento Carrington de 1859. [27]
Los magnetómetros de Boulder, Colorado , Honolulu, Hawaii , [28] y otros lugares alcanzaron valores fuera de escala. Las estaciones de la India registraron impulsos geomagnéticos repentinos (GSI) de 301-486 nT. [29] El índice de EA estimado alcanzó un máximo de más de 3000 nT y K p alcanzó 9 en varios intervalos de una hora [30] (que corresponde al nivel G5 de la NOAA). [12]
La magnetosfera se comprimió rápidamente y sustancialmente, con la magnetopausa reducida a 4-5 R E y la plasmapausa (límite de la plasmasfera , o magnetosfera inferior) reducida a 2 R E o menos. Esta es una contracción de al menos la mitad y hasta dos tercios del tamaño de la magnetosfera en condiciones normales, a una distancia de menos de 20.000 km (12.000 mi). [31] La presión dinámica del viento solar aumentó a aproximadamente 100 veces lo normal, según los datos de Prognoz 1. [ 32]
Los astrónomos informaron por primera vez de llamaradas inusuales el 2 de agosto, corroboradas más tarde por una nave espacial en órbita. El 3 de agosto, Pioneer 9 detectó una onda de choque y un aumento repentino en la velocidad del viento solar [33] de aproximadamente 217–363 mi/s (349–584 km/s). [34] Una onda de choque pasó por Pioneer 10 , que estaba a 2,2 UA del Sol en ese momento. [4] La magnetosfera muy restringida hizo que muchos satélites cruzaran fuera del campo magnético protector de la Tierra , tales cruces de límites en la magnetosinvaina llevaron a condiciones climáticas espaciales erráticas y a un bombardeo de partículas solares potencialmente destructivo. [35] La generación de energía de los paneles solares del satélite de comunicaciones Intelsat IV F-2 se degradó en un 5%, aproximadamente 2 años de desgaste. [36] Un fallo de energía en órbita puso fin a la misión de un satélite del Sistema de Comunicaciones por Satélite de Defensa (DSCS II) . [37] Las interrupciones en la electrónica del escáner del Programa de Satélites Meteorológicos de Defensa (DMSP) provocaron puntos de luz anómalos en las imágenes del casquete polar sur. [1]
El 4 de agosto, una aurora brilló tan luminosamente que se proyectaron sombras en la costa sur del Reino Unido [1] y poco después hasta el sur de Bilbao , España, en la latitud magnética 46°. [38] La intensa tormenta geomagnética continuó hasta el 5 de agosto con una aurora de color rojo brillante (un color relativamente raro asociado con eventos extremos) y de rápido movimiento visible al mediodía desde las regiones oscuras del hemisferio sur. [39]
Los efectos de la radiofrecuencia (RF) fueron rápidos e intensos. Los apagones de radio comenzaron casi instantáneamente en el lado iluminado de la Tierra en HF y otras bandas vulnerables. Se desarrolló una capa E nocturna en latitudes medias . [40]
Se generaron corrientes inducidas geomagnéticamente (GIC) que produjeron importantes perturbaciones en la red eléctrica en todo Canadá y en gran parte del este y centro de los Estados Unidos, con fuertes anomalías reportadas tan al sur como Maryland y Ohio , anomalías moderadas en Tennessee y anomalías débiles en Alabama y el norte de Texas . El colapso de voltaje del 64% en la interconexión de Dakota del Norte a Manitoba habría sido suficiente para causar una ruptura del sistema si hubiera ocurrido durante condiciones de alta exportación en la línea , lo que habría precipitado un gran corte de energía . Muchas empresas de servicios públicos estadounidenses en estas regiones no informaron perturbaciones, con la presencia de geología de roca ígnea como un factor sospechoso, así como la latitud geomagnética y las diferencias en las características operativas de las respectivas redes eléctricas. [41] Manitoba Hydro informó que la energía que iba en sentido contrario, de Manitoba a los EE. UU., se desplomó 120 MW en unos pocos minutos. Los relés de protección se activaron repetidamente en Terranova . [1]
Se informó de una interrupción en el cable coaxial L4 de American Telephone and Telegraph (ahora AT&T ) entre Illinois y Iowa . Se estimaron variaciones del campo magnético (dB/dt) de ≈800 nT/min a nivel local en ese momento [31] y la tasa máxima de cambio de la intensidad del campo magnético alcanzó >2200 nT/min en el centro y oeste de Canadá, aunque la interrupción probablemente fue causada por la rápida intensificación del electrochorro hacia el este de la ionosfera . [42] AT&T también experimentó una subida de 60 voltios en su cable telefónico entre Chicago y Nebraska . [34] Al superar el umbral de apagado por alta corriente, se midió un campo eléctrico inducido de 7,0 V/km. La tormenta se detectó en áreas de baja latitud como Filipinas y Brasil, así como Japón. [1]
Los satélites de detección de detonaciones nucleares Vela de la Fuerza Aérea de Estados Unidos creyeron erróneamente que se había producido una explosión, pero el personal que monitoreaba los datos en tiempo real se ocupó rápidamente de ello . [1]
La Marina de los Estados Unidos concluyó, como se muestra en documentos desclasificados, [43] que la detonación aparentemente espontánea de docenas de minas marinas de influencia magnética Destructor (DST) en un lapso de aproximadamente 30 segundos en el área de Hon La (latitud magnética ≈9°) fue muy probablemente el resultado de una intensa tormenta solar. Un relato afirma que se detonaron 4.000 minas. [44] Se sabía que las tormentas solares causaban perturbaciones geomagnéticas terrestres, pero los militares aún desconocían si estos efectos podían ser lo suficientemente intensos. Esto se confirmó como posible en una reunión de investigadores de la Marina en el Centro de Medio Ambiente Espacial (SEC) de la NOAA [2], así como por otras instalaciones y expertos. [1]
Aunque ocurrió entre misiones Apolo , la tormenta ha sido registrada durante mucho tiempo dentro de la NASA . El Apolo 16 regresó a la Tierra el 27 de abril de 1972, con el posterior (y finalmente último) aterrizaje lunar del Apolo programado para partir el 7 de diciembre de ese mismo año. Si se hubiera llevado a cabo una misión durante agosto, quienes estaban dentro del módulo de comando Apolo habrían estado protegidos del 90% de la radiación entrante. Sin embargo, esta dosis reducida aún podría haber causado una enfermedad aguda por radiación si los astronautas estuvieran ubicados fuera del campo magnético protector de la Tierra, que fue el caso durante gran parte de una misión lunar. Un astronauta involucrado en EVA en órbita o en una caminata lunar podría haber experimentado un envenenamiento grave por radiación, o incluso haber absorbido una dosis potencialmente letal. Independientemente de la ubicación, un astronauta habría sufrido un mayor riesgo de contraer cáncer después de estar expuesto a esa cantidad de radiación.
Esta fue una de las pocas tormentas solares que han ocurrido en la Era Espacial que podrían causar enfermedades graves, y fue potencialmente la más peligrosa. [45] Si la actividad solar más intensa de principios de agosto hubiera ocurrido durante una misión, habría obligado a la tripulación a abortar el vuelo y recurrir a medidas de contingencia, incluido un regreso y aterrizaje de emergencia para recibir tratamiento médico. [46]
La tormenta fue un evento importante en el campo de la heliofísica , el estudio del clima espacial , con numerosos estudios publicados en los siguientes años y durante las décadas de 1970 y 1980, además de conducir a varias investigaciones internas influyentes y a cambios de política significativos. Casi cincuenta años después del hecho, la tormenta fue reexaminada en un artículo de octubre de 2018 publicado en la revista Space Weather de la American Geophysical Union (AGU) . Los estudios iniciales y tempranos, así como los estudios de reanálisis posteriores solo fueron posibles debido a las instalaciones de monitoreo iniciales instaladas durante el Año Geofísico Internacional (AGI) en 1957-1958 y la posterior cooperación científica global para mantener los conjuntos de datos. Esos datos terrestres iniciales de estaciones terrestres y globos se combinaron más tarde con observatorios espaciales para formar información mucho más completa de lo que había sido posible anteriormente, siendo esta tormenta una de las primeras ampliamente documentadas de la entonces joven Era Espacial. Convenció tanto al ejército como a la NASA de tomar en serio el clima espacial y, en consecuencia, dedicar recursos a su monitoreo y estudio. [1]
Los autores del artículo de 2018 compararon la tormenta de 1972 con la gran tormenta de 1859 en algunos aspectos de intensidad. Postulan que fue una tormenta de clase Carrington. [1] Otros investigadores concluyen que el evento de 1972 podría haber sido comparable al de 1859 en cuanto a tormenta geomagnética si los parámetros de orientación del campo magnético hubieran sido favorables, [20] [47] o como una "tormenta fallida de tipo Carrington" basándose en consideraciones relacionadas, [48] que también es la conclusión de un informe de la Real Academia de Ingeniería de 2013. [49]
