sábado, 23 de junio de 2012

Manchas solares ¿Por qué se ven oscuras?

Las manchas solares son un  fenómeno que ocurre en la fotosfera solar y que se manifiesta en forma de regiones oscuras sobre su superficie. Son causadas por una  actividad magnética intensa que inhibe la convección por un efecto similar al de frenado por corrientes parásitas, produciendo una reducción de la temperatura en ciertas zonas de la superficie.


La temperatura aproximada en las regiones oscuras es cercana a los 4000K, mientras que el material solar que las rodea está a unos 5800K. Sin embargo, si la temperatura de la mancha está a 4000K se debería ver de un color amarillo claro, y no negro. 


Temperatura de color: representación aproximada
de la temperatura para ciertos colores. Wikipedia.

¿Por qué se ven oscuras? Justamente por eso: porque hay regiones que están a distintas temperaturas. La ley de Stefan-Boltzmann establece que la intensidad total radiada por un cuerpo negro  es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta:
Donde:  σ = 5,67·10⁻⁸  W/m²K⁴ es la constante de Stefan-Boltzmann y Te la temperatura efectiva en Kelvins. La temperatura aproximada en las regiones oscuras es de 4000K, y los alrededores están a unos 5800K. Así, si calculamos la relación entre las intensidades emitidas por las zonas oscuras (más frías) y en las regiones brillantes (más calientes), tenemos:
Este acercamiento a la superficie del Sol muestra la
mancha solar 1429, causante de las intensas tormentas 
solares que se produjeron a principios de 2012.
De acuerdo con la ley de Stefan-Boltzmann, la intensidad en determinada zona de la mancha solar es sólo un 23% de intensiadad del material que la rodea;  dicho de otro modo, las partes brillantes tienen cuatro veces la intensidad de las regiones oscuras. Ésta es la causa de que las manchas parezcan oscuras: se ven oscuras por efecto del contraste. Es la diferencia de intensidades que calculamos lo que hace que veamos negro algo que no lo es. El cerebro percibe la luz evaluando el contexto, buscando contrastes entre un objeto y el entorno.  Sin embargo, si pudiésemos observar una mancha solar aislada de la fotosfera circundante, veríamos que efectivamente es tan blanca como la luz de una lámpara de xenón.





Fuentes:
Solar Physics - NASA
Sunspots - Galileo Project
Wikipedia



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