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Los años del Sol tranquilo

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Los astrónomos estudian una imagen aumentada muchas veces de una zona del sol. La imagen que se ve en la pantalla se ha reflejado y enfocado con una serie de espejos en un telescopio gigante.
© USIS

En el artículo que publicamos más abajo dos geofísicos soviéticos describen la forma en que, entre 1964 y 1965, el mundo se transformó en un vasto laboratorio en el que sus colegas de 70 países colaboraron, en un esfuerzo perfectamente armonizado, para aumentar como deseaban los conocimientos que se tuviera hasta entonces de las relaciones entre el Sol y la Tierra. Todos estudian ahora los resultados de ese programa.

 Nicolai Pushkov y Boris SiIkin

La frase "años del Sol tranquilo" puede tener una resonancia extraña en el oído del lego, haciéndolo pensar en algún antiquísimo calendario oriental o quizá en una imagen poética; pero se trata de un término estrictamente científico que se aplica a un trabajo no menos científico, terminado recientemente y del que se ha hablado en todas partes.

Desde los tiempos más remotos los hombres han considerado al Sol como fuente de vida, y en muchos sitios se lo adoró como divinidad hasta el momento en que se empezó a dar explicaciones racionales a los fenómenos de la Naturaleza. El Ra del Egipto de la antigüedad; el Helios, o Apolo, adorado en la Grecia o la Roma de otras épocas; el alegre Yarilo de los antiguos eslavos, dios de las fuerzas naturales que dan la vida, fueron todos encarnaciones del sol.

Antes de que la humanidad empezara a basar su conocimiento de las cosas más en los hechos que en su fe habían de pasar siglos; sólo en el Renacimiento europeo se empezó a experimentar en diversos terrenos científicos, y se puede decir que Galileo volvió a descubrir el cielo en 1609, al aplicar su telescopio a la observación de la Luna.

Desde entonces han pasado tres siglos en los que cabe preguntarse qué hemos aprendido sobre el Sol. Una de las cosas que se saben de éste, por ejemplo, es que no permanece estático, sino que está sujeto a períodos de mayor o menor actividad. Las manchas solares, observadas por Galileo y conocidas en la antigüedad, aparecen en la faz de nuestra estrella con una regularidad bien definida, y su número aumenta durante un período de tres o cuatro años, luego del cual decaen, reduciéndose a un mínimo la actividad del sol, que se mantiene relativamente tranquilo. Esta fase continúa por espacio de dos o tres años, luego de los cuales empieza a aumentar otra vez la actividad solar.

El ciclo completo, de un máximo a otro, se desarrolla en poco más de once años. Hay más fenómenos que dependen de él, como los de las fáculas, o regiones brillantes de la fotosfera 'solar, los fulgores cromosféricos y las prominencias, que son lenguas de fuego que se levantan a una altura de cientos de miles de kilómetros sobre la superficie del Sol.

Todos estos son fenómenos importantes y de gran interés para los científicos; interés no meramente académico por cierto, como puede serlo la necesidad de construir alguna hipótesis nueva en torno a ellos. Tampoco reside dicho interés en el hecho de que sea el Sol la estrella que tenemos más cerca y la única que podemos observar directamente por estar a sólo 150 millones de kilómetros de distancia, mientras que cualquiera de las relativamente cercanas se halla cientos de miles de veces más alejada de la Tierra que aquél.

Lo que explica nuestro interés extraacadémico por el Sol es su influencia varia y continua sobre la Tierra, na el hecho de que su observación haga adelantar la astronomía estelar.

Raro será el hombre que no haya sido testigo de alguna interferencia en una transmisión de radio. La estación local, que siempre oye tan claramente, de repente se va del éter, viniendo en su lugar otra, quizá desconocida y casi siempre lejana. Lo cual está muy bien si se escucha música y no una señal, porque en el último caso aviones o barcos pueden verse frente a un peligro. O, para poner otro ejemplo, la aguja de la brújula en la que uno confía a ciegas empieza a alejarse inesperadamente del punto en que está fija, con el resultado que es de imaginar.

En ambos casos la causa de la dificultad son los fenómenos solares. La actividad del Sol y su efecto sobre la Tierra requiere, por tanto, una observación minuciosísima. Por eso hay que conocer mejor los diversos fenómenos que en él se producen y aprender a adaptarnos a los efectos de su turbulenta actividad, que tan directamente afecta nuestra existencia.

El Año Geofísico Internacional, recientemente celebrado, constituyó un buen ejemplo del tipo de observaciones a que nos referimos. Dentro del contexto de su programa, que se desarrolló entre 1957 y 1959, pudo obtenerse gran cantidad de valiosa información sobre los diversos procesos físicos que tienen lugar en la Tierra y sobre el carácter de las relaciones existentes entre ésta y el Sol, como resultado de la cual nuestras ideas sobre el ambiente que rodea a la Tierra se han hecho más precisas.

Pero aunque no quepa poner en duda el valor de esta información, su exactitud queda todavía por probar, y para hacerlo así necesitamos de un término de comparación. El Año Geofísico Internacional tuvo lugar en un período de intensísima actividad solar; en consecuencia, para llegar a conclusiones definitivas había que observar también al Sol en una fase mucho menos inquieta de su ciclo. Aunque la ciencia no haya podido descubrir con precisión cuáles son las causas de los cambios de actividad en el Sol, los científicos, por lo menos, han aprendido a predecirlos con bastante exactitud basándose en los ciclos de 11 años de duración, y por haber sido 1957-1959 un período de máxima actividad solar, previeron lógicamente que en 1964-1965 se aminorarían esas perturbaciones. La predicción inspiró la idea de organizar los Años Internacionales del Sol Tranquilo, idea que al exponer varios científicos soviéticos en 1960 obtuvo el apoyo immediato de una serie de geofísicos de diversos países, reunidos por esas fechas en Helsinki para una conferencia sobre cuestiones de su especialidad. Por entonces era ya evidente que los fenómenos físicos causados por la actividad solar se producen en una escala tal que hay que estudiarlos a un nivel internacional, ya que nunca habrían bastado para encarar el problema todas las observaciones, por fuerza limitadas, que pudieran hacerse en escala puramente nacional.

Por necesario que le sea a un químico o, pongamos por caso, a un historiador, saber lo que hacen sus colegas en otros países, aunque más no sea para evitar la repetición de un estudio y para que el cambio de ideas consiguiente lo ayude a obtener respuestas justas a los interrogantes que se haya planteado, doble importancia tendrá para el geofísico hacerlo así, ya que el objeto de su estudio es la Tierra toda. Para él son de importancia vital y fundamental la uniformidad de los experimentos, la coordinación de las observaciones y la comparación de los datos; sin ellos es imposible aclarar o descifrar fenómenos de carácter universal.

Miles de científicos a la obra

De acuerdo con el programa internacional del Sol Tranquilo, nuestro planeta se transformó en un vasto laboratorio en el que miles de geofísicos de más de 70 países juntaron fuerzas en una acción coordinada y destinada a resolver los enigmas de la Madre Natura. Esta obra recibió el pleno apoyo de la UNESCO y de la Organización Meteorológica Mundial, así como de diversas instituciones internacionales donde se unen astrónomos, físicos, radiofísicos, geodestas y geofísicos: los comités de investigación espacial (COSPAR) y el Comité Especial de Estudios Antarticos. Al británico W.G. Beynon, a quien se encargó de la realización completa del programa, le pidió el Comité Internacional de Geofísica que trazara el programa general de investigaciones.

Las academias de ciencias e instituciones similares de docenas de países respondieron también a una invitación a participar en los Años Internacionales del Sol Tranquilo, asegurándose así los organizadores la representación de los cinco continentes, de todas las zonas climáticas, de muchas tendencias científicas distintas y de países con niveles muy diversos de desarrollo, que iban desde los que tienen una historia de muchos siglos en ese sentido a los que recién acaban de abordar un programa de adelanto económico y científico.

El Japón y Australia son los primeros en recibir al sol naciente, sobre el que apuntan sus telescopios los astrónomos del Observatorio de Tokio. Al ir girando la tierra alrededor de su eje el sol cae dentro de la órbita de observación del Servicio Solar del Lejano Este Soviético, situado a orillas del Ussuri. Una hora o dos después continúan esta observación los astrónomos de Irkutsk, Alma-Ata, Tashkent y Delhi. Al aparecer el sol sobre el Mar Caspio atrae la atención de los científicos de Perkuli, cerca de Bakú, y de sus colegas georgianos en las colinas de Abastumani, a los que se unen los de Kislovodsk, luego los de Crimea, los de Krasnaia Pajra, población situada cerca de Moscú, los de Kiev y los de Luov.

Estos "pasan" al sol, por así decirlo, a los astrónomos de Postdam, en la República Democrática de Alemania; a los de Pilsen en Checoslovaquia, a los de Liubliana en Yugoeslavia, Wroclavia en Polonia, Pic de Midi de Bigorre en Francia y Greenwich en Inglaterra. Del otro lado del Atlántico los telescopios están listos para contemplarlo en el Observatorio Smithsoniano de Washington, en el de Arecibo en Puerto Rico, el de Tonanzintla en México, Boulder en el estado norteamericano de Colorado y de Sacramento Peak en el de Nuevo México, así como el cana diense de Ottawa. Al sur del ecuador la observación continúa, entretanto, en Sudáfrica, la Argentina y el Perú, hasta que finalmente el sol se hunde en el Pacífico para volver a aparecer sobre la orilla oriental del Asia.

Hemos señalado ya, como recordará el lector, que los Años Internacionales del Sol Tranquilo no constituyeron un trabajo de carácter astronómico, porque lo que nos interesaba al hacerlo era el efecto de las relaciones entre el Sol y la Tierra sobre ésta misma; y así la observación astronómica, por importante que fuera como es no hizo en este caso más que servirnos de punto de partida en el trabajo que emprendiéramos.

Las regiones polares de nuestro planeta tienen, más que ninguna otra, especial interés para el geofísico, por ser en ellas donde se encuentran los polos del imán esférico en que vivimos. En ellas, también, las tormentas magnéticas y auroras polares producidas por la intrusión de partículas del cosmos que entran en nuestra atmósfera con su carga particular llegan a cobrar una fuerza única. Y en ellas podemos observar el comportamiento realmente extraño de la ionosfera, la capa superior a la atmósfera, que refleja las ondas de radio procedentes de otras partes del Universo; fuera de ver cómo se forman, sobre las interminables extensiones de hielo, grandes corrientes de aire que afectan el tiempo y el clima de zonas muy remotas del globo.

Todos estos son fenómenos directa o indirectamente vinculados a los caprichosos cambios del Sol y al carácter de la radiación corpuscular y electromagnética que emana de él. Para formarse una idea cabal de las relaciones existentes entre la Tierra y la estrella que tiene más cerca es necesario, por consiguiente, comenzar con las observaciones que se hagan en las regiones polares. Eso explica la forma en que la atención de los científicos se concentró en los trabajos de las avanzadas del Año Internacional situadas más al norte, en las estaciones Polo Norte 12, Polo Norte 13 y Polo Norte 14, donde los grupos reunidos a ese efecto estudiaron, en medio a los tormentas de nieve de la interminable noche de la región, las tormentas magnéticas y auroras polares de las altas latitudes del Ártico y observaron la propagación de las ondas de radio y el comportamiento de los rayos cósmicos cuando el sol no sufre perturbaciones.

El casquete glaciar antartico fue objeto de idénticas observaciones. En la estación Vostok, situada cerca del polo magnético y del polo frío de la Tierra, los científicos soviéticos dedicados especialmente a esta obra iguieron con ella todo el invierno, pese a tener que luchar con temperaturas de 80 °C bajo cero.

El continente más frío del mundo se transformó en la tierra habitada por el porcentaje más alto de científicos, o para decirlo más concisamente, en un continente de científicos, donde alcanzó un grado "record" la cooperación entre hombres de ciencia de todos los países participantes. En la estación Vostok y el Observatorio de Mirny, los especialistas soviéticos trabajaron junto a sus colegas de los Estados Unidos de América, de Francia, de la República Democrática de Alemania, de Checoeslovaquia y de Hungría, mientras que en la estación norteamericana McMurdo pasaron el invierno y trabajaron varios geofísicos soviéticos. Tan fructuosa colaboración hizo posible lograr niveles más altos de perfección en las diversas escuelas científicas y enriquecer al mismo tiempo el fondo común de conocimientos en la rama de que hablamos.

Cada país participante llevó a cabo su propio programa, que encajaba en los lineamientos del programa general. Dentro del programa soviético se lanzaron mucho más de cien sateloides del tipo "Cosmos" para que llevaran a cabo una serie de observaciones en el espacio circumplanetario, allí precisamente donde los fenómenos solares tienen su primer efecto sobre nuestro planeta.

En la Unión Soviética se lanzaron, para cumplir especialmente con los fines de los Años Internacionales del Sol Tranquilo, cuatro sateloides de tipo "electrón" cuyas órbitas, al acercarse y alejarse alternativamente de la Tierra, abarcaron una extensa parte del ambiente inmediato de ésta, pudiendo establecer así con mayor precisión que la conocida hasta ahora el esquema de su campo magnético, estudiar las corrientes de las partículas arrojadas fuera del Sol y la radiación de rayos X que traen consigo, capturar micrometeoritos, estudiar los electrones presentes en las zonas de radiación de la Tierra (electrones descubiertos por científicos norteamericanos y soviéticos durante el Año Geofísico Internacional) y determinar la composición química de los rayos cósmicos.

Los científicos norteamericanos lanzaron diversos sateloides de tipo "Explorador", de los que se sirvieron para medir el campo magnético de las partículas que tienen una carga particular; para clasificar electrones según la dirección de su movimiento y la magnitud de su carga; para estudiar rayos cósmicos y también el recientemente descubierto "viento solar", o corriente de partículas, que abanica la Tierra, así como para medir la densidad de ía atmósfera terrestre en su borde, donde se mezcla ya con el espacio cósmico. Los sateloides norteamericanos tipo "Oso" y "Ogo" recogieron datos sobre la génesis de las llamaradas solares y la naturaleza  de las partículas lanzadas al cosmos desde la superficie del sol en el momento en que se engendran.

Los sateloides británicos tipo "Ariel" se utilizaron para medir micrometeoritos y para hacer experimentos cuyo fin era el de determinar la forma en que se conduce el ozono, gas cuya formación en la atmósfera depende de los rayos ultravioleta del sol. El sateloide canadiense "Alouette", lanzado a la ionosfera, se utilizó para establecer la relación de ésta con la genesis de las auroras polares.

De más está decir que el programa de los Años Internacionales del Sol Tranquilo no se limitó al cosmos. Dentro de sus términos se creó una red mundial que comprendía 240 estaciones y laboratorios científicos dedicados a medir el campo magnético de la Tierra; 180 estaciones para observar las auroras polares; 270 estaciones para examinar la ionosfera; cerca de mil estaciones meteorológicas para estudiar la atmósfera, el clima y el tiempo; 105 para capturar rayos cósmicos y 110 observatorios para registrar las manifestaciones solares responsables por esta diversidad de fenómenos.

Además de los experimentos cósmicos ya mentados, hubo geofísicos soviéticos que trabajaron con ayuda de una vasta cadena de estaciones extendidas desde los confines occidentales del país hasta el Lejano Oriente soviético, y desde la penín sula de Kola, más allá del Círculo Polar Ártico, y más allá de Yakutia, hasta la Transcaucasia y el Asia Central. A esta campaña científica de acumulación de datos y descubrimientos se suscribieron activamente miles de geofísicos soviéticos agregados a la Academia de Ciencias de la URSS y las de muchas de las repúblicas que la componen. Las universidades más ilustres del país sus instructores, sus investigadores, sus entusiastas estudiantes cooperaron en el esfuerzo hecho por penetrar los misterios de los efectos que el Sol tiene sobre la Tierra, y tampoco fue pequeña la contribución que a los Años Internacionales del Sol Tranquilo hicieran los organismos científicos del Servicio Meteorológico Soviético.

El Instituto de Magnetismo Terrestre, Ionosfera y Propagación de Ondas de Radio (uno los que componen la Academia de Ciencias de la URSS) hizo famoso, como centro de los Años Internacionales del Sol Tranquilo, al Pueblito de Krasnaia Pajra, cerca del cual está situado en los campos que rodean a Moscú. Uno de los departamentos de este Instituto está siempre en marcha: la goleta "Zarya", única embarcación no magnética del mundo, que ha llevado la bandera de los Años Internacionales por los mares Báltico, del Norte, de Groenlandia y de Noruega, y por el Océano Atlántico hasta el sur del Ecuador, sondeando y midiendo para procurar los datos necesarios al trazado de mapas marinos de las declinaciones magnéticas, mapas que exigen una gran precisión. Los geofísicos de los Estados Unidos de América crearon una red de estaciones y observatorios científicos para llevar a cabo las diversas observaciones previstas en el programa de los Años Internacionales, red que se extendió por todo el país, desde Point Barrow en Alaska hasta Cap Kennedy en la Florida. Pero también trabajaron los científicos norteamericanos en la Antártida: en el Observatorio de McMurdo, en ocho estaciones especialmente construidas para la observación electromagnética, y en la llamada de Amudsen-Scott, situada en el Polo Sur geográfico, o sea, al punto más bajo al que el hombre pueda llegar en esa región.

En el Océano sur el barco expedicionario norteamericano "Eltanin" llevó a cabo interesantes experimentos en el campo de las auroras polares y de los rayos cósmicos, y en tierras tan alejadas una de otra como Islandia, Sudáfrica, Marruecos y el Japón, los científicos de los Estados Unidos procedieron a hacer una vasta serie de observaciones conjuntamente con los geofísicos de cada país.

Los expertos británicos llevaron a cabo su estudio de física atmosférica y de varios fenómenos del tiempo en relación con el Sol Tranquilo en estaciones instaladas en su país, así como a bordo de barcos meteorológicos especiales que cruzaron el Atlántico Norte y a bordo del famoso "Discovery", asignado al Océano Indico. El campo magnético de la Tierra fue objeto de estudio por parte de varias estaciones situadas en las Islas Británicas, en la Isla Mauricio y a bordo del barco científico "Vidal".

La Tierra reacciona ante los caprichos del Sol

La red británica de estaciones designadas para observar las auroras polares, por otra parte, se extendía desde el norte de Escocia hasta la bahía de Halley en la Antártida, mientras que las estaciones que estudiaron la ionosfera estaban esparcidas desde Edinburgo y Sheffield hasta Singapur y el mar de Weddell, que baña el casquete polar antartico. El clima inglés no pareció molestar la observación radial del sol, observación llevada fructuosamente a cabo con ayuda del radio-telescopio gigante (75 ms.) del observatorio de Jodrell Bank. Y en Woomera, en la plataforma australiana de lanzamiento de cohetes espaciales, los británicos de tipo "Skylark" (Alondra) salieron a las capas superiores de la atmósfera munidos de una batería de instrumentos científicos.

Los científicos de la República Federal de Alemania hicieron una contribución sustancial al programa. El Instituto de Aeronomía "Max Planck" construyó un observatorio en los montañas de Harz y lo utilizó para observar los sateloides y estudiar el comportamiento de la ionosfera. El Instituto Scherhag de Berlín se dedicó a preparar mapas diarios del tiempo para todo el hemisferio norte, lo cual hizo posible estudiar el efecto de las perturbaciones solares sobre las temperaturas de la estratosfera. Otros científicos de la República Democrática de Alemania llevaban a cabo un programa tan interesante como importante estudiando en Potsdam el ozono en relación con la caprichosa conducta del Sol: en Niemegk las variaciones magnéticas coincidentes con los días de un Sol tranquilo, y en Kuhlungsborn el campo de la propagación de las ondas.

Los geofísicos de Checoeslovaquia, del Japón, de Francia, de la India, del Canadá, de Polonia, Italia y Australia cumplieron una parte importante del programa de los Años Internacionales.

La información recogida sobre los efectos solares-terrestres en el período en que se cumplió el programa y dentro de zonas tan distantes como Siberia, los Andes peruanos, la Antártida y la Isla de Capri servirá, en los 70 países participantes, como punto de partida para formular teorías cienticas en busca de explicaciones a ciertos procesos físicos que tienen lugar en el mundo en general.

Aunque todavía quedan por sacar las conclusiones más importantes, varias de ellas son claras ya. Así por ejemplo, cuando el sol estaba en calma raramente se pudo observar alguna aurora polar fuera del Ártico y del Antartico. Hubo menos tormentas magnéticas y ionosféricas que causaran desviaciones de la brújula e interrumpieran las comunicaciones por radio. También se observó una disminución en el flujo de rayos X y ultravioleta y la lluvia de partículas cargadas. Los cambios registrados en la atmósfera superior crearon a su vez otros cambios en los fenómenos del tiempo, y hubo cambio, asimismo, en el cuadro de zonas de radiación que rodea a nuestro planeta.

Los cohetes pacíficos rindieron a su vez gran cantidad de datos sobre las capas superiores de la atmósfera, que es precisamente donde ésta recibe mayormente el impacto de las diversas emanaciones solares. Ahora se dispone de mayor cantidad de conocimientos sobre el flujo, reflexión y distribución del calor solar; sobre el movimiento de grandes masas de aire; sobre la forma en que se comportan los doseles de nubes y sobre el efecto de la actividad solar sobre la densidad de la atmósfera superior.

La expedición del "Zarya" descu brió extensas anomalías desde el punto de vista magnético en el Atlántico Norte, fuera de las costas de las Islas Británicas.

El estudio de las auroras polares, a su vez, ha disipado parte del misterio que rodea la composición química de la atmósfera superior, en la que se ha descubierto hidrógeno y helio atómico de procedencia terrestre. Está claro asi que la composición química de la ionosfera externa es mucho más compleja de lo que se pensaba, y que hasta las ondas cortas de radio pueden emigrar repetidamente de hemisferio a hemisferio, siguiendo las líneas de fuerza magnéticas de la Tierra.

Resulta imposible enumerar todas las conquistas científicas efectuadas en el cumplimiento del programa de que hablamos, y tanto más cuanto que los progresos en el terreno de la geofísica son actualmente casi demasiado rápidos para que se pueda seguirlos. Los Años Internacionales del Sol Tranquilo son un ejemplo excelente de un esfuerzo conjunto en escala internacional, que la misma naturaleza de la materia que se estudia exige de por sí. Quizá su mayor significación para el hombre actual esté en el hecho de que, una vez más, han demostrado de manera tan brillante como irrefutable las ventajas de una cooperación activa y ejecutiva entre los científicos de todos los países del mundo.

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Boris Silkin

Investigador eminente, Boris Silkin ies miembro del Comité Geofísico Soviético (Presidium de la Academia de Ciencias mencionada). Fuera de tomar parte en el Año Geofísico Internacional y en los AIST, es autor de libros y estudios sobre ambas realizaciones internacionales.

Nicolai Pushkov

Destacado geofísico soviético y ganador del Premio Lenin, Nicolai Pushkov es director del Instituto de Magnetismo Terrestre, Ionosfera y Propagación de Ondas de Radio de la Academia Soviética de Ciencias, y vicepresidente del Comité para los Años Internacionales del Sol Tranquilo.