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400 años de observaciones de manchas solares

Posted by msolarte on Mar 23, 2011 - 02:46 PM

Por considerarlo de interés para nuestros lectores, replicamos el artículo 400 años de observaciones de manchas solares escrito por Karen C. Fox, publicado en marzo de 2011 en el portal de la NASA; la traducción es de "Galileo" y los textos se han tomado del blog de Carlos Perla Hernández Odisea cósmica.


En marzo de 1611, un estudiante de medicina alemán llamado Johannes Fabricius se fue de la escuela de Leiden en Holanda, llevando varios de los nuevos telescopios, que comenzaban a estar tan de moda en los Países Bajos. Johannes Fabricius fue a visitar a su padre, el conocido astrónomo y astrólogo David Fabricius, que había tenido una brillante carrera trabajando con célebres astrónomos europeos como Tycho Brahe y Johannes Kepler.

En 1611, David Fabricius vivía en Osteel, una ciudad en la parte noroeste de Alemania, en donde, además de sus estudios celestes, era predicador protestante. Una vez en Osteel, Johannes Fabricius sacó sus telescopios, y el 9 de marzo comenzó a observar el Sol.

Sol

La existencia de manchas en el Sol, constituía una auténtica herejía contra el pensamiento dominante en el siglo XVII


Para su sorpresa, Johannes observó manchas oscuras en la superficie del Sol. Sin embargo, las manchas solares se habían visto antes: los chinos tenían registros de ellas, y de hecho el inglés Thomas Harriot, las vio a través de telescopios en diciembre de 1610. Sin embargo, Johannes Fabricius después de observarlas hace 400 años, fue el primero en publicar un tratado científico sobre el tema. Esta publicación da comienzo a cuatro siglos de investigación solar, que abarcan desde las pruebas de que el Sol gira, hasta los intentos modernos para entender la causa del ciclo de manchas solares de 11 años.

"En ese momento, la gente creía que el Sol era un cuerpo perfecto e inmaculado", explica el heliofísico solar Keith Strong, que estudia las manchas solares en el Centro Espacial Goddard de la NASA. "Lo que hicieron gente como Fabricius y Galileo fue demostrar que estas manchas viajaban alrededor de la superficie y que el Sol giraba."

En el siglo XVII, se creía en el occidente cristiano no sólo que la Tierra era el centro del universo, sino también que los cuerpos astronómicos eran esferas perfectas, que viajaban en círculos perfectos con superficies perfectas e inalterables. Aceptar que los cuerpos astronómicos como el Sol cambiaban, parecía un ataque directo al maravilloso universo de Dios.

Maculis

Tratado de Johannes Fabricius sobre las manchas solares


De hecho, cuando Johannes Fabricius mostró los puntos a su padre el 9 de marzo de 1611, lo más probable es que hubiera una discusión, afirma Hermann Korte, escritor y profesor emérito de sociología en la Universidad de Hamburgo, Alemania. Korte ha investigado extensamente y ha escrito sobre la familia de Fabricius en su nuevo libro "David und Johannes Fabricius und der Roman meines Vaters" (David y Johannes Fabricius y la novela de mi padre).

"Probablemente hubo fuertes discusiones al ver estas manchas solares", señala Korte. "Galileo acababa de descubrir las lunas de Júpiter en 1610, y esto ya era un pecado para Fabricius padre, que creía que todo giraba alrededor de la Tierra y no en torno a otros planetas. Por tanto se mostraba muy receloso de lo que hacía su hijo."

Lo que su hijo hizo fue hacer un seguimiento de estas manchas moviéndose en la superficie del Sol. Puesto que sólo puede observarse el Sol a través de un telescopio durante las horas en que brilla menos, al amanecer y al atardecer, Johannes Fabricius utilizó una técnica que algunos reconocerán como una forma sencilla de observar un eclipse. Fabricius permitió que los rayos del Sol entrasen en una habitación oscura a través de la abertura del agujero de un alfiler, y ver la imagen resultante en una hoja de papel. Por lo tanto, así pudo rastrear el movimiento de las manchas solares.

"Varias semanas de observaciones sugerían que ni las nubes ni los planetas ni las estrellas causaban las manchas oscuras en el Sol", añade Korte. Johannes Fabricius observó que las manchas eran un fenómeno propio del Sol, y que se movían en la misma dirección a una velocidad relativamente constante, desapareciendo en uno de los bordes del disco y reapareciendo aproximadamente dos semanas después por el otro. Éste fue un indicio significativo de que el Sol giraba, al igual que afirmaron varios estudiosos contemporáneos.

Poco después, Johannes Fabricius viajó a la Universidad de Wittenberg, uno de los centros más importantes de la erudición religiosa y científica de la época, allí publicó un libro titulado "De Maculis in Sole observatis et Apparente earum cum Sole Conversione Narratio" (Narración de las manchas observadas en el Sol y su rotación aparente) en junio de 1611.

Otros occidentales que descubrieron las manchas solares de forma independiente al mismo tiempo. Galileo y el jesuita alemán Christoph Scheiner las vieron independientemente, y compitieron amargamente toda su vida acerca de quién merecía el crédito por su descubrimiento. Thomas Harriot, por supuesto, es muy probable que haya sido la primera persona en ver las manchas solares a través de un telescopio en diciembre de 1610. Pero Johannes Fabricius es sin duda el primer occidental en publicar algo sobre este tema. Con tantas observaciones, en tan sólo una generación la mayoría de los europeos aceptaron que el Sol realmente se movía y cambiaba, y que se encuentra en el centro del sistema solar.

Sol

Primer plano de una mancha solar mostrando su umbra y su penumbra


Las manchas solares ayudaron a transformar las ideas anticuadas de un sistema geocéntrico. A principios del siglo XIX, investigadores como Heinrich Schwabe y Rudolf Wolf estudiaron el ciclo de las manchas solares y señalaron que sus números sufrían ascensos y descensos a lo largo de un ciclo de aproximadamente 11 años.

Dado que este ciclo de manchas solares comienza con el aumento y disminución de las tormentas geomagnéticas en la Tierra, algunos expertos sugirieron que el Sol podría ser un imán muy fuerte. El inglés Lord Kelvin, sin embargo, rechazó esta idea de forma incorrecta a finales del siglo XIX. En noviembre de 1892, Kelvin señaló que la cantidad de energía necesaria para crear una tormenta geomagnética como la ocurrida ese año el 13 de febrero, fue tan grande que en apenas ocho horas, el trabajo realizado por el Sol sería equivalente al producido durante cuatro meses por el calor "normal" y la generación de luz. Kelvin lo consideraba imposible, y así se dirigió a la Royal Society en noviembre de 1892: "Parece como si nosotros también estuviésemos obligados a concluir que la supuesta conexión entre las tormentas magnéticas y las manchas solares es irreal, y que la conexión aparente entre los períodos ha sido una mera coincidencia."

A pesar de todo, Kelvin no estaba en lo correcto. En 1908, George Ellery Hale fotografió el efecto Zeeman (una técnica que puede demostrar la presencia de un campo magnético) de un espectro de las manchas solares y demostró que las manchas solares eran de hecho un fenómeno magnético. Aun estando lejos de resolver la cuestión de qué eran las manchas solares, este fue el comienzo de una investigación solar aún más intensa.

Puesto que las manchas solares son a menudo la fuente de algunas de las mayores erupciones, fulguraciones solares masivas con energía suficiente para alimentar a todos los Estados Unidos durante un millón de años, los especialista en tiempo espacial desean comprenderlas con el mayor detalle posible. Hoy sabemos que las manchas solares, y su ciclo de 11 años, son una manifestación del complejo material magnético en rotación en el interior del Sol. Hay varias teorías que tratan de modelar el movimiento de este material y cómo se producen estos eructos magnéticos en la superficie del Sol, pero aún no se conoce el mecanismo exacto.

"Todavía no podemos predecir los cambios fundamentales," afirma Goddard Strong. "Y se necesitan predicciones exitosas antes de que podamos afirmar que tenemos algún tipo de conocimiento científico. Por lo tanto, sabemos que estamos pasando algo por alto."

Johannes Fabricius lamentablemente murió en 1616 a la temprana edad de 29 años, por lo que apenas presenció las primeras etapas de investigación solar. Pero ahora, cuatro siglos después de sus observaciones, perdura el legado del misterio de las manchas solares.



 

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