La dinamo solar es un proceso físico que genera el campo magnético del Sol . Se explica con una variante de la teoría del 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 forman las leyes de la magnetohidrodinámica . Se desconoce el mecanismo detallado de la dinamo solar y es objeto de investigación actual. [1]
Una dinamo convierte la energía cinética en energía electromagnética. Un fluido eléctricamente conductor con movimiento cortante o más complicado , como la turbulencia, puede amplificar temporalmente un campo magnético mediante 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 lo suficientemente complicado, puede sostener su propio campo magnético, con la amplificación advectiva del fluido equilibrando esencialmente la desintegración difusiva u óhmica. Estos sistemas se denominan dinamos autosostenibles . El Sol es una dinamo autosostenida que convierte el movimiento convectivo y la rotación diferencial dentro del Sol en energía eléctrico-magnética.
Actualmente, se supone 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 a gran escala con intensidad solar y muestran 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 del funcionamiento de la dinamo solar. [2]
La variación temporal más destacada del campo magnético solar está relacionada con el ciclo solar cuasi periódico de 11 años , caracterizado por un número y tamaño creciente y decreciente de manchas solares . [3] [4] Las manchas solares son visibles como manchas oscuras en la fotosfera del Sol y corresponden a concentraciones de campo magnético. En un mínimo solar típico , se ven pocas o ninguna mancha solar. Los que sí aparecen se encuentran en altas latitudes solares. 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 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 fuerza mínima de dinamociclo, pero un campo cuadrupolar toroidal interno, generado a través de la rotación diferencial dentro de la tacoclina , está cerca de su fuerza máxima. En este punto del ciclo de la dinamo, un 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 ciclo de Hale. [5] [6]
Durante la fase de declive del ciclo solar, la energía pasa 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 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 largos de actividad solar pueden asociarse con la interacción entre ondas de dinamo dobles del campo magnético solar causada por el efecto de batir de la interferencia de ondas. [9]