Métodos para la Medición de Parámetros temporales de las CMEs
Introducción
Durante periodos de gran actividad solar, muchas de las anomalías presentes en la corona solar han de producir Eyecciones de Masa Coronal (CME en inglés) que son, en estricto rigor, cúmulos de material solar despedidos al espacio. Este material, constituído principalmente de iones de Helio, ³He++/4He++, H/O y materiales pesados (Fe, Ni, C, etc) (Gloeckler, G.,1999) ha de generar en variadas oportunidades HALOS, que se desplazan desde el sol a los alrededores del sistema solar interior e incluso hasta más allá de la órbita de Saturno y que han de producir cambios trascendentales en las respectivas atmósferas planetarias. En el caso particular del planeta Tierra, el arrivo de las CMEs ha de desencadenar importantes variaciones en los parámetros normales de la ionosfera y magnetosfera, por lo que su observación y estudio es una actividad recurrente para determinar la evolución de diversos mecanismos que pueden, eventualmente, ser afectados por este fenómeno solar, tales como la propagación de ondas de radio, comunicación satelital, navegación aérea, e incluso el bio-balance de organismos vivientes. Esta primera parte del presente trabajo tiene por objetivo la presentación de modelos matemático-gráficos para la cuantificación del desplazamiento y velocidad de una eyección de masa coronal.
Modelo Matemático para la evaluación de los tiempos de arrivo de CMEs.
Una forma bastante fácil de obtener los parámetros de cinemáticos de una CME es obteniendo la información de algunos servidores dedicados disponibles en la Web. La mayoría de éllos nos dan parámetros de movimiento y velocidad de las eyecciones, además de las fechas y tiempos de detección. Esto nos puede resultar bastante oportuno, porque a través de los modelos matemáticos usuales de la mecánica clásica podemos PREDECIR comportamientos con bastante precisión. Una de estas variables es el TIEMPO de recorrido de CMEs, y con éllo los tiempos de arrivo estimados de las eyecciones.
Un excelente servidor que proporciona datos cinemáticos de las CMEs es el software CACTus.
Este es un detector automático de CMEs confeccionado por el Solar Influences Data Análisis Center dependiente del Observatorio Real de Bélgica. Este sistema automático realiza las observaciones sobre las imágenes proporcionadas por SOHO/LASCO. El software proporciona una lista con las CMEs detectadas y sus principales variables, tales como ángulo, velocidad, fecha de registro, aceleración y variación de velocidad promedio. También proporciona un esquema gráfico (chart) con los registros de CMEs.
Esquema Gráfico de detección de CMEs
Información Proporcionada por CACTus
CACTus provee una tabulación diaria con los datos de las CMEs registradas en las imágenes:
Registro tabulado de CMEs
Donde:
| t0 | Tiempo de registro inicial (fecha y hora) |
| dt0 | Duración de la observación |
| pa | Ángulo principal (dirección de la CME) |
| da | Tamaño de la CME (en grados) |
| v | Velocidad media (km/s) |
| dv | Variación de velocidad (sigma dV) |
| minv | Velocidad mínima de la CME |
| maxv | Velocidad máxima de la CME |
| Halo? | Si la CME posee un ángulo de expansión >90°; |
Con el propósito de simplificar los cálculos, los valores de nuestro interés son:
– velocidad (v)
– variación interna de la masa eyectada (dv)
– El dato inicial es la fecha y hora de detección
El tiempo de recorrido de la CME queda determinado por el modelo matemático:
Ecuación (1)
Donde d es la distancia Tierra-Sol, equivalente a una unidad astronómica (1UA=149.597.870 kms), v es la velocidad y dv, la variación sigma de velocidad. El resultado queda definido en Horas (Hr). Finalmente, la cantidad de horas obtenida es sumada a la fecha de registro inicial (t0), obteniendo el tiempo de arrivo. Una excelente idea es ordenar los datos y modelar las ecuaciones en una planilla Excel:
Herramienta de cálculo de tiempos de arrivo de CMEs en M-Excel
Modelo Gráfico para la obtención de los tiempo de Arrivo de CMEs
Otra forma bastante útil y precisa de obtener los tiempos de arrivo de CMEs es mediante unacarta de itinerario. Esta gráfica muestra el tiempo REAL de arrivo de una eyección, cuya pendiente responde a una función cuadrática.
Gráfica velocidad/tiempo para CMEs
Este método aniquila los errores que podrían aparecer por la linealización propuesta en la ecuación (1). Una buena idea es ampliar a escala este gráfico (manteniendo las proporciones rigurosamente) e imprimirlo en una hoja de papel cuadriculada. La precisión que ofrece es infalible, con errores marginales.
Conclusiones y reflexiones finales
La medición cinemática de las CMEs es un factor crucial para determinar las posibles conductas que podría seguir el sistema atmosférica terrestre. El monitoreo puede, eventualmente dar la posibilidad de tener una PREDICCION de las variables, como el tiempo estimado de arrivo. Con esto se establecen los cimientos de una forma simplificada de observación de las condiciones climáticas espaciales, que podría, con dedicación, abrir una nueva doctrina de la astronomía amateur.
Referencias
About CACTus – (SIDC): http://sidc.oma.be/cactus/about/paper.pdf
Automatic Detection and Classification of Coronal Mass Ejections – Ming Qu1, Frank Y. Shih1
Automated detection of CMEs – D. Berghmans1http://www.sidc.be/publications/docs/Berghmans2002_SP506_b.pdf
Club de Astronomía 2010
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