Introducción
No me queda ninguna duda de que los efectos eléctricos del plasma juegan un papel importante en los fenómenos que observamos en el Sol. A continuación comento las principales propiedades del «Modelo del Sol Eléctrico» (MSE):
1. La mayor parte de nuestra galaxia está inundada por plasma (gas ionizado enrarecido) que contiene electrones (cargas negativas) y átomos ionizados (cargas positivas). Toda partícula cargada del plasma posee una energía potencial eléctrica (voltaje), al igual que cualquier guijarro en lo alto de una montaña posee una energía potencial mecánica con respecto al nivel del suelo. El Sol es en su centro una gigantesca célula de plasma, denominada heliosfera que se extiende hacia el exterior a una distancia de varias veces el radio de la órbita de Plutón. El 9 de septiembre de 2012 se midió el radio de este plasma solar, determinándose que es mayor de 18.000 millones de km, o 122 veces la distancia de la Tierra al Sol. Estos son hechos, no hipótesis.
2. El Sol posee un potencial eléctrico positivo (voltaje) mayor que el del plasma espacial que lo rodea, probablemente hablamos de un orden de varios millones de voltios.
3. Los iones positivos (iones+) abandonan el Sol y los electrones entran en él. Los dos flujos se unen para constituir una corriente positiva neta que fluye a través del Sol (entrando al Sol por sus polos y abandonándolo radialmente a latitudes más bajas). Esto es lo que crea una descarga de plasma igual (excepto en el tamaño) a las que han sido observadas en los laboratorios de plasma eléctrico durante décadas. Debido a la carga positiva (voltaje) del Sol, éste actúa como el ánodo en una descarga de plasma. Como tal, evidencia muchos de los fenómenos observados en muchos experimentos llevados a cabo en los laboratorios de física del plasma.
4. El Sol puede ser recargado no desde su propio interior, sino desde el exterior, mediante corrientes eléctricas de Birkeland que fluyen en el brazo de nuestra galaxia, algo que ocurre en todas las galaxias. Esta posibilidad -que el Sol pueda ser alimentado externamente por su entorno galáctico- es la idea más especulativa en la hipótesis del MSE y es algo siempre atacado por la crítica, que ignora todo el resto de propiedades obvias del MSE. En el modelo de Universo Eléctrico, obviamente de proporciones cósmicas, las corrientes de baja densidad crean las galaxias y las estrellas dentro de ellas mediante el efecto electromagnético denominado «efecto Z-pinch» (pinzamiento zeta). Es sólo una pequeña extrapolación para preguntarnos si estas corrientes se mantienen en el lugar para alimentar esas estrellas. Las corrientes galácticas son de baja densidad, pero debido a que los tamaños de las estrellas son enormes, la corriente total (amperaje) es alta. La potencia radiada por un Sol alimentado eléctricamente podría ser debida a la energía entregada por ese amperaje. Cuando viaja alrededor del centro galáctico, el Sol puede entrar en regiones de densidad de corriente más alta o más baja, de forma que la energía que emite puede variar tanto periódica como aleatoriamente.
La corona solar
La corona solar es visible solamente durante los eclipses de Sol (o a través de sofisticados instrumentos ópticos diseñados para tal propósito). Se trata del resplandor de un enorme plasma luminoso que cambia su forma con el tiempo -siempre se mantiene bastante liso y distribuido en las regiones más internas, mientras que suele mostrar zonas luminosas radiales en la periferia. Se trata de una descarga de plasma en estado «luminiscente». Si el Sol no fuese eléctrico en su naturaleza, esta corona podría no existir. Si el Sol es simplemente un horno termonuclear, la corona no tendría ninguna razón de ser. Así, una de las cuestiones más básicas que nos puede surgir en cualquier discusión sobre el Sol es: ¿Por qué nuestro Sol tiene una corona? ¿Por qué está ahí? No se deriva en absoluto como consecuencia de un modelo de sólo fusión. Sencillamente tales modelos no pueden explicar su existencia.
El viento solar
El viento solar es el flujo de iones positivos acelerados y expulsados lejos desde la superficie del Sol a través de la corona, tan lejos como ha sido posible medir. Se cree que estas partículas eventualmente forman parte del flujo de rayos cósmicos que inundan el cosmos. Este «viento» varía con el tiempo y se ha podido observar que se detiene completamente durante un periodo de dos o tres días. ¿Qué causa esta fluctuación? El MSE propone una explicación sencilla y sugiere un mecanismo que crea y controla las fluctuaciones en este flujo. El modelo ortodoxo de Sol termonuclear no aporta ninguna explicación ni mecanismo alternativo.
Propiedades eléctricas de la fotosfera y la cromosfera
La esencia de la hipótesis del Sol Eléctrico es un análisis de las propiedades eléctricas de su fotosfera y cromosfera y de los efectos producidos en las partículas cargadas que las atraviesan. La superficie del Sol que vemos desde la Tierra es la fotosfera, una cegadora capa radiante de plasma, de apenas 500 km de grosor. Es análoga a la región de «ánodo luminiscente» que resulta en los experimentos de laboratorio de descargas eléctricas en gases, con la diferencia de que en el Sol se encuentra en modo arco. Está formada por celdillas de plasma, en ocasiones llamadas «penachos» o «gránulos». Las «manchas solares» son regiones en donde no hay presencia de tales celdillas. Las celdillas observadas en la superficie de la fotosfera se encuentran en una especie de movimiento turbulento. Cambian de forma, tamaño y desaparecen en cuestión de horas o días. Otras nuevas aparecen súbitamente en su lugar. El ánodo luminiscente se observa a menudo en el laboratorio y consiste en una patrón de manchas organizadas regularmente, pequeñas y rotatorias, cuya velocidad de rotación es a veces suficientemente lenta como para poder ser seguidas por el ojo humano. La analogía entre la descarga de gas de laboratorio y el comportamiento del Sol es realmente convincente.
La fotosfera, entonces, es plasma en modo «arco». Digo esto puesto que el Sol emite desde su superficie fotosférica una potencia por encima de los 63 millones watios/m2. ¡Esto es equivalente a una potencia de salida de 6,4 kW por centímetro cuadrado de su superficie!. Algunos han cuestionado si la baja temperatura relativa de la fotosfera (unos 5.500C) la descalifica como plasma en estado de arco. En 1944, Charles Edward Rhodes Bruce (C.E.R. Bruce, ingeniero eléctrico escocés), del England’s Electrical Research Institute propuso que «la fotosfera posee la apariencia, temperatura y espectro de un arco eléctrico. Tiene características de arco puesto que es un arco eléctrico, o un gran número de arcos en paralelo.» Y es difícil imaginar una descarga de plasma de una manera diferente al modo de arco que pueda radiar 6,4 kW por centímetro cuadrado de su superficie. ¿Puedes imaginar lo que serían 6.400 watios de una lámpara de luz saliendo de un área de un centímetro cuadrado?
En los tres gráficos siguientes se muestra una sección transversal radial de un celdilla de la fotosfera. El eje horizontal de cada uno de los gráficos es la distancia medida radialmente hacia afuera, comenzando en un punto cerca de la base de la fotosfera (la verdadera superficie del Sol y que puede observarse únicamente a través de la umbra de las manchas solares). Casi todas las propiedades del Sol observadas se pueden explicar en base a estas tres gráficas. Por esa razón, gran parte de la discusión que sigue hace referencia a ellas.
La primera gráfica representa la Energía por unidad de carga (positiva) de un ión como función de su distancia radial a la superficie del Sol. La unidad de medida de Energía por unidad de carga es el Voltio (V).
La segunda, el campo-E (campo Eléctrico), muestra la fuerza radial saliente del Sol (en el gráfico hacia la derecha) a la que está sometido un ión+.
La tercera muestra los puntos en los que las densidades de carga producirán los dos primeras gráficas. La cromosfera es la ubicación de la doble capa (DL) de carga eléctrica. Recordemos que una de las propiedades del plasma eléctrico es su excelente (aunque no perfecta) conductividad. Tal excelente conductor soportará solamente un campo-E débil. Hay que observar en la segunda gráfica que los plasmas casi ideales de la fotosfera (región desde b hasta c) y la corona (desde el punto e hacia afuera) son regiones de fuerza de campo eléctrico casi nulo.
Energía, fuerza del campo-E y densidad de carga, en función de la distancia radial desde la superficie del Sol.
Las tres gráficas están relacionadas matemáticamente mediante las leyes de la electrofísica: E = –dV/dr, y la densidad de Carga = dE/dr. En otras palabras: el valor del campo E, en un punto r, es la pendiente (negativa) de la energía en ese punto. La razón del valor negativo de la expresión es que la fuerza de una partícula cargada positivamente está por debajo de la “meseta” de potencial, no por encima. Esto es análogo al hecho de que una masa siempre tiende a rodar cuesta abajo, no cuesta arriba. El valor de la densidad de carga en un punto r, es la pendiente del campo E en dicho punto. Las dos capas de densidad de carga opuesta necesarias para producir la curva de energía compuesta entre los puntos c y e solía denominarse «doble vaina». En la nomenclatura actual se denomina doble capa («Double Layer», DL). Se trata de un fenómeno bien conocido en las descargas de plasma. Debido a las DL situada entre los puntos c y e, un ión+ a la derecha del punto e no experimenta ninguna fuerza electrostática proveniente de los iones+ a la izquierda del punto c. El “plasma primario” de la corona y el “plasma secundario” de la fotosfera quedan separados eléctricamente por la DL, una bien conocida y a menudo observada propiedad de los plasmas.
La gráfica de la energía es válida para partículas cargadas positivamente. Puesto que un campo E positivo representa una fuerza radial hacia afuera (hacia la derecha en la gráfica) por unidad de carga sobre cualquier partícula, la región donde el campo E es negativo (desde a hasta b) constituye una fuerza hacia adentro. Esta región de la fotosfera inferior es, entonces, una barrera energética que deben remontar los iones+ para escapar desde el cuerpo del Sol. Cualquier ion+ que intente escapar hacia afuera desde el interior del Sol deberá tener la suficiente energía para superar esta barrera de energía. Así pues, la presencia de esta simple capa de carga positiva en la base del plasma fotosférico hace de limitación para la fuga ilimitada de iones+ desde la superficie del Sol.
Disminución y movimiento de las celdillas
Para visualizar el efecto que este diagrama de energía tiene sobre los electrones (cargas negativas) que llegan hasta el interior del Sol desde el espacio exterior (desde la derecha en la gráfica), podemos darle la vuelta a la gráfica. Haciendo esto nos facilita el poder visualizar que estas celdillas de la fotosfera son una «trampa» para los electrones entrantes. Cuando la trampa se va llenando, la energía de la celdilla (entre b y c) disminuye en altura, de manera que la celdilla se debilita, se encoge y puede incluso desaparecer. Esta es la razón por la que se ha observado el debilitamiento y la desaparición de las celdillas de la fotosfera.
Temperatura mínima
Si el modelo ortodoxo de Sol termonuclear fuese correcto, el calor y la luz se radiarían simplemente desde la fotosfera como si fuese un horno caliente. La temperatura disminuiría regularmente con la distancia. Pero muchos procesos, diferentes a la simple radiación de calor, tienen lugar por encima de la fotosfera. Existe una temperatura mínima (unos 3.800C) justo por encima de la fotosfera. Las regiones inferiores de la corona solar, a mucha más altura, son millones de grados más calientes que la superficie del Sol. ¿Cómo es posible? El modelo tradicional del Sol no logra aportar ninguna explicación satisfactoria a este hecho, pero la hipótesis del MSE lo explica claramente, como veremos a continuación.
Las partículas cargadas no experimentan las fuerzas electrostáticas externas cuando están el rango de b a c (dentro de la fotosfera). Únicamente hay un movimiento térmico aleatorio debido a la difusión (la temperatura es simplemente una medida de la violencia de tales movimientos aleatorios de las partículas, átomos, moléculas, etc…). Aquí es donde se mide una temperatura fotosférica de aproximadamente 5.700C. Los iones+ alcanzan su máxima energía potencial eléctrica cuando se encuentran en la celdilla fotosférica de plasma. Pero su energía cinética mecánica es relativamente baja.
En un punto justo a la izquierda del punto c, cualquier movimiento aleatorio hacia la derecha (hacia el exterior del Sol) que transporte un ión+ incluso algo más allá de c, es literalmente barrido, cayendo cuesta abajo por la barrera de energía y escapando del Sol (hacia la derecha en la Imagen 1). Tal movimiento de las partículas cargadas debido al campo E se denomina «corriente de deriva» («drift current«). Esta corriente de deriva de iones+ acelerados es lo que constituye el «viento» solar. Cuando los iones+ comienzan a acelerarse bajando por la diferencia de potencial desde el punto c hacia el punto e, convierten su alta energía potencia eléctrica, que adquirieron en la fotosfera, en energía cinética. Ganan una extremadamente alta velocidad radial de escape, a la vez que súbitamente dejan de tener movimiento aleatorio, por lo que pasan a estar «des-termalizados». En esta región de la alta fotosfera y la cromosfera, el movimiento de estos iones+ están extremadamente organizados y colimados. Aquí entonces es donde se observa la mínima temperatura de 3.800C.
La zona de transición
Cuando estos veloces iones positivos pasan por el punto e (abandonan la cromosfera) se mueven más allá de la fuerza del campo-E radial que ha estado acelerándolas. Debido a su alta energía cinética (velocidad), todas las colisiones que suceden en ese punto (con otros iones o con átomos neutros) son violentos y crean movimientos aleatorios de gran amplitud, re-termalizando el plasma de esa manera hacia una temperatura mucho mayor que la que tenían en las celdillas fotosféricas (rango de b a c). Este proceso descrito es el responsable de las altas temperaturas que se observan en la corona solar inferior. Los iones a la derecha del punto e muestran temperaturas de entre 1 y 2 millones de grados centígrados. Este es justo el tipo de mecanismo (doble capa fotosférica) que podría esperarse del Modelo de Sol Eléctrico (MSE). En el modelo ortodoxo de fusión no existe ningún mecanismo de aceleración y tampoco aporta ninguna explicación de la discontinuidad observada en la temperatura.
La aceleración del viento solar
La gráfica de energía (hasta la derecha del punto e) va aproximándose a cero, con una pendiente ligeramente negativa, hacia el voltaje negativo del espacio profundo (nuestro brazo de la Vía Láctea). Un plasma de energía relativamente baja puede generar un débil campo-E. De acuerdo con esto, un campo-E de baja amplitud (positiva) se extiende hacia la derecha del punto e. Esto explica porqué el Sol muestra un voltaje más alto que el del espacio exterior más allá de la heliopausa. La fuerza eléctrica hacia afuera, ejercida sobre los iones+, debida a este campo-E, es la causante de la aceleración que se observa en los iones+ del viento solar.
Rayos cósmicos
Las partículas de nuestro viento Solar se unen eventualmente con el viento solar de otras estrellas de nuestra galaxia para conformar el flujo total de rayos cósmicos del brazo de nuestra galaxia. Juergens estableció que el Sol es una estrella media en lo que respecta a su energía radiada. Si está bien cargado eléctricamente, quizás se atribuya esa mediocridad a que su potencial impulsor (la fuerza eléctrica que acelera los iones en la cromosfera) no es demasiado fuerte. Esto significaría que otras estrellas más luminosas y calientes poseerían potenciales impulsores mayores que el de nuestro Sol y, consecuentemente, expelerían rayos cósmicos de mayor energía que los rayos cósmicos solares. Una estrella con un potencial de impulsión de 20.000 millones de voltios podría expeler protones suficientemente energéticos como para alcanzar la superficie del Sol, llegando con 10.000 millones de electrón voltios de energía para compartir. Tales iones cósmicos, cuando colisionan con las capas altas de nuestra atmósfera liberan muón-neutrinos, tal como se han detectado recientemente.
Hannes Alfvén, en su libro «New Astronomy», Chapter 2, Section III, pp 74-79, dijo sobre los rayos cósmicos: «Cómo esas partículas son impulsadas con esas increíbles energías, en ocasiones de miles de billones de electrón voltios, es una de las mayores incógnitas de la astronomía. No conocemos ninguna reacción termonuclear que pueda ser capaz de expulsar partículas con semejantes energías. Incluso la completa aniquilación de un protón no podría generar más de 1.000 millones de electrón voltios».
Fluctuaciones del viento solar
Es interesante el hecho de que las tres gráficas presentadas son idénticas a las gráficas de energía, campo-E y distribución de carga en un transistor de unión. Por supuesto en ese dispositivo de estado sólido ocurren diferentes procesos que llevan a diferentes niveles de energía (banda de valencia y banda de conducción) dentro del cristal sólido. En el plasma solar no hay centros atómicos fijos por lo que solamente hay una banda de energía. En un transistor, la amplitud de la corriente de colector (análoga a la deriva de iones+ del viento solar hacia la derecha) es fácilmente controlada aumentando y disminuyendo la diferencia entre los voltajes de la base y del emisor.
¿Se trata del mismo mecanismo (una fluctuación de voltaje entre el ánodo del Sol y sus celdillas fotosféricas) el que ocurre en el Sol? Por ejemplo, si el voltaje del Sol disminuyera lentamente, digamos debido a un excesivo flujo saliente de iones+, la subida de voltaje del punto a al punto b en el diagrama de energía se incrementaría en altura y así reduciría el viento solar (tanto el flujo de electrones entrante como el flujo saliente de iones+) en un efecto de feedback negativo. También ocurren variaciones periódicas del viento solar, por ejemplo en mayo de 1999 el viento solar cesó completamente durante dos días. El mecanismo similar al transistor descrito arriba es, en efecto, capaz de causar estos fenómenos. El modelo de fusión solar está perdido a la hora de explicarlos, mientras que el efecto de «corte» del transistor es un mecanismo muy conocido y utilizado en todos los circuitos electrónicos.
Modos característicos de un plasma
Existen tres posibles modos o estados característicos del plasma. Es importante explicar sus propiedades detalladas que observamos en la superficie del Sol. En la gráfica siguiente se representa la curva característica de voltios-amperios de una descarga de plasma típica de laboratorio.
Curva de voltios amperios de una descarga de plasma
Esta curva se mide habitualmente en un plasma de laboratorio, que está contenido en un tubo de vidrio al vacío, con el ánodo en un extremo y el cátodo en el otro. Los dos terminales están conectados a un circuito eléctrico a través del cual puede controlarse externamente la intensidad de corriente a través del tubo. En el experimento, el plasma tiene una sección transversal constante a lo largo de todo el tubo. El eje vertical de la curva representa el voltaje (V) desde cátodo hasta el ánodo (a lo largo de todo el plasma) como una función del paso de corriente a través del plasma. El eje horizontal es la corriente total (A). Podríamos también indicarla como la densidad de corriente en cada punto del plasma. La densidad de corriente es la medida de cuántos Amperios fluyen por metro cuadrado a través de cada sección transversal del tubo. Si el eje horizontal muestra la Densidad de Corriente (A/m2) en un punto del plasma, el eje vertical indicaría entonces la magnitud del Campo-E (V/m) en dicho punto. En un tubo cilíndrico la sección transversal (círculo) tiene el mismo tamaño en cualquier punto del tubo y, por lo tanto, la densidad de corriente en cualquier sección será sólo proporcional a la corriente total que pasa a través del plasma.
Sin embargo, cuando consideramos el Sol, existe una geometría esférica, con el Sol en el centro. La sección transversal es entonces una esfera imaginaria. Asumamos una deriva constante de electrones moviéndose hacia el Sol desde todas las direcciones, así como un flujo radial constante de iones+ hacia afuera. Imaginemos una gran superficie esférica a través de la cual pasa toda esta corriente eléctrica. Cuando nos aproximamos al Sol desde el espacio exterior, esta superficie esférica cada vez es menor. Entonces, para una determinada corriente total, la densidad de corriente (A/m2) aumenta exponencialmente cuando nos movemos en dirección al Sol. El ánodo (superficie del Sol) es una muy pequeña fracción del área del cátodo virtual (el área de la heliopausa). De acuerdo a las últimas medidas, la superficie de la heliopausa es 653 millones de veces mayor que la superficie del Sol. Por lo tanto, la densidad de corriente en el Sol es 653 millones de veces la que existe en el cátodo de la heliopausa.
– En el espacio profundo (puntos del C al E), justo entrando en la heliopausa, la densidad de corriente es extremadamente baja incluso aunque la corriente total pueda ser enorme. Estamos en la región de corriente en modo «oscuro», donde no hay gases luminiscentes, nada que nos diga que estamos en una descarga de plasma, excepto posiblemente algunas emisiones de radiofrecuencia.
– Conforme nos vamos acercando al Sol (puntos del E al H), el «envoltorio» esférico va siendo cada vez menor, la densidad de corriente aumenta y entramos en la región de plasma luminiscente. Es lo que llamamos «corona» exterior del Sol. La intensidad de la luz radiada es similar a un foco de luz de neón. La gráfica voltios/amperios muestra pendiente negativa y se forman los filamentos, que a menudo se observan claramente en la corona exterior.
– Cuando nos aproximamos todavía más al Sol (a partir del punto H), el «envoltorio» esférico llega a ser sólo ligeramente mayor que el mismo Sol y el valor de densidad de corriente llega a ser extremadamente grande. Entramos en la zona de descarga en modo arco. Esta es la región de las celdillas con un voltaje relativamente alto. Es la fotosfera. Aquí, podríamos comparar la intensidad de la luz radiada con la emitida por un arco de soldadura o por un potente proyector de cine. Aquí se emite también luz ultravioleta de alta intensidad. Se sabe que si el ánodo de una descarga es mucho menor que el cátodo, a menudo se forma una «zona luminiscente de ánodo» para incrementar el tamaño efectivo del ánodo (esta es la razón por la existe la fotosfera en el Sol).
– La frontera entre el plasma de la corona (modo luminiscente) y la fotosfera (modo arco) no es otra cosa que una doble capa (DL). Este fenómeno se observa a menudo en los experimentos de los laboratorios de plasma.
Algunos de los primeros estudiosos del plasma y la mayoría de los astrónomos actuales creen que el único y «verdadero» plasma es aquél que es superconductor («congelará» los campos magnéticos de su interior). Esta es la base teórica errónea de la «reconexión magnética». La gráfica voltios-amperios anterior indica que esto no ocurre. Todos los puntos de la curva (excepto el origen) tienen un voltaje (o campo-E) distinto de cero. La resistividad estática de un plasma actuando en cualquier punto de la gráfica anterior es proporcional a la pendiente de una recta trazada desde el origen de coordenadas hasta dicho punto. Esto significa que en todos los posibles modos en los que un plasma puede existir tendrá una resistividad estática distinta de cero. Toma un campo-E distinto de cero para producir densidad de corriente. Obviamente la resistividad estática de un plasma en el final más alto del modo oscuro puede ser bastante grande (la zona de modo arco y la mitad izquierda de la zona de luminiscencia exhiben una resistencia dinámica negativa, y el campo-E puede ser bastante pequeño, pero esta no es la cuestión). Ningún plasma real puede «congelar» un campo magnético. Los plasmas con mayor conductividad son los que están en modo arco, pero incluso en tal modo, toma un valor de campo-E finito y distinto de cero para producir una densidad de corriente. Ningún plasma es un superconductor ideal.
Fusión en la doble capa (DL)
El efecto Z-pinch de alta intensidad, o lo que viene a ser lo mismo, filamentos paralelos de corriente en un plasma en modo arco, es muy fuerte. Sea cual sea la fusión termonuclear que este teniendo lugar en el Sol, está ocurriendo probablemente en la doble capa, en la parte superior de la fotosfera (no en el interior del Sol). El resultado de estos procesos de fusión son los metales que se han detectado en las líneas de absorción del espectro del Sol. Así, se han hallado en la atmósfera del Sol trazas de 60 de los 92 elementos naturales. La mayor parte del ruido de radiofrecuencia emitido por el Sol tiene su origen en esta región. El ruido de radio es una propiedad bien conocida de las DL’s.
La potencia eléctrica disponible para entregar al plasma en cualquier punto es el producto del campo-E (V/m) por la densidad de corriente (A/m2). El resultado de esta multiplicación es Densidad de Potencia y su unidad es Watios/m3 (watios por metro cúbico). La densidad de corriente es relativamente constante por encima de la cromosfera (región B de la gráfica). Sin embargo el campo-E alcanza su máximo valor en el centro de la DL. El pensamiento actual es que la fusión termonuclear requiere una gran transacción de energía. Si esto es así, entonces la DL será el lugar idóneo. Se ha observado con seguridad que el flujo de neutrinos desde Sol varía inversamente con el número de manchas solares. Esto es de esperar en el MSE puesto que la fuente de tales neutrinos es probablemente la fusión producida por el efecto Z-pinch en la doble capa (DL). Hay que tener en cuenta que las manchas solares son vastas regiones donde no hay DL. Cuanto mayor es el número de manchas solares, menor es el flujo de neutrinos detectados.
Manchas Solares
En el plasma de la fotosfera, tanto las dimensiones como los voltajes de las celdillas, dependen de la densidad de corriente en cada región (cerca de la superficie de ánodo del Sol). La existencia de una doble capa de carga eléctrica asociada con cada celdilla (separándola del plasma de la corona por encima de ella) requiere una cierta relación numérica entre los iones+ y los electrones de la corriente total. Esta proporción requerida entre electrones e iones+ fue descubierto, cuantificado y publicado por Irving Langmuir hace más de 50 años. Las espículas, grandes chorros de electrones que emanan de las zonas limítrofes entre celdillas, proporcionan muchos de los electrones requeridos. En el MSE, como con cualquier descarga de plasma, las celdillas granulares desaparecen allá donde el flujo de electrones entrantes impactando en un área dada de la superficie de ánodo del Sol no sea lo suficientemente fuerte como para requerir el aumento del tamaño de ánodo que generan.
En tales regiones, las celdillas fotosféricas colapsan y podemos verlas bajar hasta la verdadera superficie de ánodo del Sol. Puesto que en esas regiones no hay descarga de plasma en modo arco, se muestran más oscuras que el área circundante y se las denomina «umbra» de la mancha solar. Por supuesto, si una gran cantidad de energía se produjera realmente en el interior del Sol (como postula el modelo reconocido del Sol termonuclear), estas umbras deberían ser más brillantes y calientes que la fotosfera que la rodea. El hecho de que las umbras sean más oscuras y menos calientes (2.700 a 4.200 C) confirma claramente que la producción de calor en el Sol no se produce en su interior.
Mancha solar mostrando sus zonas de umbra, penumbra y las celdillas que la rodean. Créditos: NASA
La parte superior de la Imagen 1 muestra la energía de potencial eléctrico (V) de un ión+ en la atmósfera del Sol. Podemos ver expandido este diagrama en la Imagen 4. Muestra las energías (voltajes) en diferentes ubicaciones en la cercanía de una mancha solar. En la Imagen 3 vemos celdillas solares y descarga de plasma normal, amarillo brillante en modo arco en la periferia de una típica mancha solar. Las celdillas se encuentran a un voltaje V2 (Imagen 4). Habitualmente, en estas celdillas normales, los iones+ fluyen hacia el exterior del Sol (hacia el lector en la Imagen 3). En la Imagen 4 tales iones+ tienen la suficiente energía como para acometer el viaje desde el interior del Sol (a la izquierda del eje horizontal, marcado con la letra a), subiendo hasta alcanzar el voltaje V2 (zona desde a hasta b), se difunden después a lo largo de la región b–c manteniendo el voltaje V2, hasta que finalmente cae su voltaje durante el trayecto c-d-e. En este punto, los veloces iones+ crean la turbulencia observada en la zona de la corona inferior del Sol a temperaturas de unos 2 millones de grados centígrados. En la Imagen 3 vemos el viaje de un ión+ saliendo del interior del Sol, subiendo por la fotosfera a través de una celdilla de descarga y atravesando la cromosfera acelerándose verticalmente hacia la corona. Estos iones+ continuarán hacia el exterior como el componente más común del llamado «viento solar».
Debemos ser cautelosos con lo que representa la Imagen 4. La línea gruesa negra indica el voltaje que un ion+ experimenta a lo largo de su viaje de salida del cuerpo solar a través de una celdilla de la fotosfera y en dirección a la corona inferior. La Imagen 4 también muestra, con la línea roja discontinua, el camino que seguiría un ion+ en caso de que no encuentre ninguna celdilla fotosférica, es decir, saldría directamente por la umbra de una mancha solar. En ese caso no se encuentra con la barrera restrictiva de energía de ninguna celdilla. Es importante tener en cuenta que la dirección izquierda-derecha de la Imagen 4 indica ascenso vertical desde el Sol, lo que sería dirección hacia el lector en la Imagen 3.
Las porciones más oscuras de la umbra (recordemos que es la superficie de ánodo del Sol), están a un nivel de voltaje V1. La umbra carece, por definición, de celdillas de descarga, de modo que para cualquier punto de la umbra, la curva de la Imagen 4 simplemente decrece de manera constante desde su extremo izquierdo, punto a (superficie de ánodo del Sol, voltaje V1) hasta el extremo derecho, punto e (corona solar), donde el voltaje es denominado V0.
Filamentos de la penumbra
Comentemos ahora algo sobre la penumbra de las manchas solares, ese plasma con extraña forma de filamentos que rodean la umbra (zona central más oscura) y que nos recuerda algo al iris de un ojo humano.
Comenzando justo en el interior del cuerpo del Sol, algunos iones+ con apenas suficiente energía cinética abandonan el cuerpo solar aumentando su voltaje a V2 o superior. En el rango de altitud entre los puntos b y c (Imagen 4), donde los iones+ marchan difundidos hacia arriba, algunos de ellos pueden colisionar con otros iones+ o átomos neutros y algunos de ellos pueden adquirir una velocidad de difusión que los hace rebotar hacia abajo (hacia la izquierda según la Imagen 4). Si la dirección de difusión hacia abajo alcanza el punto b y lo supera, entonces los iones+ serán atraídos de vuelta al Sol. En el espacio 3D pueden simplemente hundirse en el fondo de la celdilla o caer lateralmente por los canales más oscuros que rodean cada celdilla. O, si están lo suficientemente cerca de la pared de una mancha solar, caer en ella. Esto es lo que vemos en los filamentos de la penumbra de las imágenes 3 y 5. El proceso es análogo a los icebergs que se separan del glaciar al que se encontraban unidos. Las cabezas de las celdillas cerca de la umbra se desgajan curvándose hacia la umbra y acaban cayendo a la superficie del Sol (de más baja altitud) visible en la umbra, con un voltaje menor.
Energía potencial eléctrica (Voltaje V) de un ión+ en función de la distancia por encima de la superficie de ánodo del Sol.
¡Cuidado! Esta no es la vista lateral de una celdilla de ánodo del Sol. Es simplemente la gráfica de voltaje del plasma en función de la altura, desde la superficie del Sol hasta el comienzo de la corona. Si el camino atraviesa una celdilla, se aplica la curva negra. Si por el contrario el camino va por la umbra de la mancha solar, se aplica la curva discontinua roja.
El vídeo siguiente (time lapse) muestra el movimiento de los filamentos de la penumbra en una mancha solar:
Este vídeo muestra la cascada hacia el interior del Sol de los iones+ que constituyen los filamentos de la penumbra. Algunos de los iones+ que llegan a la umbra en este movimiento descendente pueden sentir la atracción del bajo voltaje (V0) de la corona y se unen al flujo de iones que se esparcen hacia arriba desde el interior del Sol (curva roja discontinua de la Imagen 4). Este comportamiento observado es consistente completamente con el MSE.
El movimiento de las cargas eléctricas (iones+) cayendo hacia la umbra desde la parte superior de las celdillas constituye una fuerte corriente eléctrica en el plasma de la fotosfera. Tales corrientes se denominan Corrientes de Birkeland muestran una forma helicoidal o tirabuzón, como un sacacorchos, un tirabuzón o la pasta fusilli. Otra característica de ellas es que están huecas debido al conocido mecanismo denominado «convección de Marklund«. Estas propiedades pueden verse en la Imagen 5. Las celdillas fotosféricas normales, que se encuentran agrupadas densamente, transportan una corriente relativamente alta. Están a una temperatura muy alta y en modo arco.
Cuando las cargas próximas a la pared de la umbra (a un nivel de voltaje V2) caen hacia el voltaje más bajo de la umbra (V1), están menos confinadas de lo que estaban en las celdillas, de manera que se dispersan y adquieren una densidad menor de corriente. En la Imagen 2 queda claro que la curva voltios-amperios del plasma en este rango (entre los puntos I y J) tiene una pendiente negativa. Las cargas que se mueven en el plasma están libres para moverse e intentarán minimizar cualquier fuerza que actúe sobre ellas. Pueden lograrlo (disminuyendo el valor del campo-E que experimentan) moviéndose hacia la parte derecha de la Imagen 2 (alejándose del punto I hacia el punto J), reduciendo de esta manera el área transversal que ocupan, formando filamentos.
Esta es pues la razón por la que existen los filamentos en la penumbra de las manchas solares. A la derecha de la Imagen 5, parece que estos filamentos tienen un final. Con toda probabilidad no finalizan realmente. La corriente que transportan no será discontinua. Los filamentos pueden continuar ocupando más y más espacio para expandirse y así reducir su densidad de corriente todavía alta. Entonces pasan del modo arco al modo «anormal» luminiscente, como se aprecia a la derecha del «Glow-mode» (modo luminiscente) de la Imagen 2. El modo luminiscente es mucho menos radiante que el modo arco, especialmente en las proximidades de las celdillas en modo arco.
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IMAGEN 5.
(Izquierda) La penumbra- Corrientes de Birkeland siguiendo la caída de voltaje desde la penumbra hacia la umbra.
(Derecha) En esta imagen cercana de los filamentos en la penumbra de una mancha solar se aprecian claramente las corrientes de Birkeland helicoidales. Créditos: NASA
Por la misma razón, el modo luminiscente de la corona del Sol es difícil de ver excepto en los eclipses totales y en la Imagen 6. Las zonas más brillantes de la corona que vemos en el espectro de rayos-X indican áreas más calientes y energéticas y en ellas suelen formarse manchas solares. Por ejemplo, las tres imágenes de un grupo de manchas solares se centran en distintas altitudes del Sol:
1. La imagen superior es la fotosfera, tomada en luz visible. En la umbra de las manchas solares queda al descubierto la superficie oscura, menos caliente, del Sol. En estas regiones los iones+ se difunden hacia el exterior.
2. La imagen central está tomada en el ultravioleta y muestra la cromosfera, zona de transición.
3. La imagen inferior, en el rango de los rayos-X, muestra una actividad violenta en la región inferior de la corona solar. Esta actividad es debida al flujo incontrolado de iones+ acelerándose y escapando del Sol desde las manchas solares, colisionando con átomos más altos en la atmósfera. Como resultado, la corona es un plasma totalmente ionizado.
Efectos de los iones+ fluyendo hacia el exterior del Sol
Prominencias, destellos y CME’s
Todo lo expuesto anteriormente se aplica al estado habitual y inactivo (o casi inactivo) del Sol Eléctrico. Pero existen varios fenómenos dinámicos severos y observables, tales como los destellos solares, las prominencias y las eyecciones de masa coronal (CME). ¿Cómo se producen? El premio Nobel Hannes Alfvén, aunque no conocía el Modelo de Sol Eléctrico de Juergens, desarrolló su propia teoría sobre cómo las prominencias y los destellos solares se forman eléctricamente. Es completamente consistente con el modelo de Juergens.
Circuito de la prominencia solar de Hannes Alfvén
Lazo magnético de plasma solar. Créditos: TRACE / NASA
Según la Imagen 7, cualquier corriente eléctrica (i) crea un campo magnético (cuanto más elevada sea la corriente, más fuerte será el campo magnético y también mayor será la energía que contiene). Los campos magnéticos curvados no pueden existir sin la presencia de corrientes eléctricas o bien de campos eléctricos variables en el tiempo. La energía (Wm) almacenada en cualquier campo magnético, está dada por la expresión Wm = 1/2 L.i2. Si la corriente i se interrumpe, el campo colapsa y su energía debe ser liberada en algún lugar. A veces, el campo magnético del Sol forma, en algunos lugares de su superficie, un lazo con forma de «omega» (Imagen 8). Este lazo se extiende más allá de la doble capa (DL) de la cromosfera.
Una de las propiedades básicas de las corrientes de Birkeland es que siguen generalmente a las líneas de campo magnético. Una fuerte corriente de lazo producirá un campo magnético toroidal secundario que rodeará el lazo y tratará de expandirlo. Si la corriente del lazo llega a ser demasiado intensa, la DL será destruida1. Esto interrumpe la corriente (como si abriéramos un interruptor en un circuito inductivo) y la energía almacenada en el campo magnético primario es liberada explosivamente al espacio exterior.
Debería comprenderse bien (sin duda por todos aquellos que hayan estudiado algún curso de física básica) que las líneas de campo magnético dibujadas para describir un campo magnético no tienen ni principio ni fin. Son caminos cerrados. De hecho, una de las cuatro famosas ecuaciones de Maxwell «Div B = 0» (la divergencia del campo magnético es nula), la cual dice exactamente eso (en el lenguaje de cálculo vectorial diferencial). Así pues, cuando campos magnéticos colapsan debido a la interrupción de las corrientes que los producen, no pueden ni romperse ni fundirse ni recombinarse2 como algunos astrónomos desinformados han postulado. El campo magnético simplemente colapsa (¡muy rápidamente!). En el Sol, este colapso puede ser liberado con una asombrosa cantidad de energía, provocando que materia solar de la superficie sea lanzada muy lejos a una altísima velocidad, al igual que cualquier reacción rápida explosiva. Esta liberación de energía observada es consistente con lo predicho por el MSE. Este es el proceso de generación de una CME (Eyección de Masa Coronal).
El viernes 31 de agosto de 2012, un descomunal filamento de materia solar se desprendió de la corona solar a las 20:36 UTC. La CME viajaba a 1.400 Km/s. Afortunadamente no estaba orientada directamente hacia la Tierra, sin embargo sí interactuó con nuestra magnetosfera, provocando la aparición de auroras el lunes 3 de septiembre de 2012.
Aunque los astrónomos deberían ser conscientes de que los campos magnéticos requieren corrientes eléctricas o campos-E variables en el tiempo para producirlos, ni las corrientes ni los campos-E son mencionados casi nunca en los modelos estándar.
(1) Las dobles capas (DL) pueden ser destruidas mediante al menos dos mecanismos distintos:
1.a) La ruptura Zener – El gradiente de campo eléctrico llega a ser lo suficientemente fuerte como para arrancar todas las cargas de una región, rompiendo entonces el camino de descarga.
1.b) Ruptura de avalancha. Una avalancha, literalmente, se produce donde todas las cargas son barridas y ya no quedan más cargas conductoras. Entonces, el camino conductor se abre.
(2) Un campo magnético es un continuo, no es una agrupación de líneas discretas, como se representa sobre el papel, éstas sólo una manera pedagógica de representar su dirección y magnitud. Las líneas realmente no existen. Proponer que estas líneas se rompen, se funden o se recombinan es un error (violación de las leyes de Maxwell) unido a otro error (las líneas mismas). Las líneas de campo magnético son análogas a las líneas topográficas (de altitud) sobre un mapa. Opuestamente, la intensidad de campo magnético H simplemente se cancela una con otra, ninguna energía se almacena ni se libera en tal evento.
Conclusión
Lo presentado aquí no es sino una breve introducción del Modelo de Sol Eléctrico (MSE) de Ralph Juergens, los postulados y desarrollo del funcionamiento eléctrico de nuestro Sol. El Sol es una gran esfera de plasma ionizado, eléctricamente cargada, relativamente inactiva, que presenta descargas de arco eléctrico en su superficie y que probablemente se alimenta de corrientes sutiles pero continuas que circulan a lo largo y ancho de todo el conocido y tenue plasma que llena nuestra galaxia.
El modelo establecido termonuclear que asume la ciencia actualmente fracasa cuando intenta dar explicación a muchos fenómenos solares observados. El MSE predice de manera inherente la casi totalidad de estos fenómenos. Es auto consistente y relativamente simple. No requiere la existencia de entidades misteriosas tales como el invisible genio de la «dinamo» solar que acecha en algún lugar por debajo de la superficie del modelo de fusión y sirve como último recurso para intentar explicar todas aquellas observaciones «incómodas» para el modelo de fusión termonuclear.
Ralph Juergens tuvo la brillantez de desarrollar el MSE a principios de los 1970. Se basó en el trabajo de otros científicos anteriores a él. Su hipótesis y las modernas extensiones que le han sucedido han pasado con éxito las rigurosas pruebas de la realidad observada. Estoy seguro que su trascendental trabajo conseguirá un día el reconocimiento que merece. Quizás otros en el futuro se adjudicarán como propias las ideas y desarrollos de Juergens, pero espero que se haga justicia y nadie olvide quién fue el artífice de este Modelo de Sol Eléctrico.
Existe en la actualidad suficiente e ineludible evidencia de que la mayor parte de los fenómenos que ocurren en el Sol son fundamentalmente de naturaleza eléctrica. Ralph Juergens tuvo la visión y valentía de reconocerlo y postularlo.
Ralph Juergens en 1949
[Traducido y adaptado por universoelectrico.info a partir del sitio web The Electric Cosmos«]
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-Adolfo Arto-
