¿Cómo sabemos si una CME está dirigida a la tierra y cuándo va a llegar?

Cuando ocurre una llamarada solar o erupción de filamentos, entonces no sabemos de inmediato si lanzó una eyección de masa coronal (CME). Incluso si una eyección de masa coronal estallara en el espacio, no hay garantías de que esté dirigida hacia la Tierra. En este artículo le mostraremos los métodos que puede usar para determinar si una eyección de masa coronal estalló desde el Sol, si está dirigida hacia la Tierra y cuándo podría llegar.

1. Usando el monitor de flujo de protones

On our website you'll find a data plot showing the amount of ≥10 MeV solar protons measured near Earth. During huge explosions on the Sun a solar radiation storm can be triggered. Solar protons get blown into space and can travel at speeds near the speed of light in extreme events. They are the first particles to arrive at Earth so a solar radiation storm can develop very quickly following a major event on the Sun. These solar protons are a good indicator that there was an eruptive solar event that likely launched a coronal mass ejection into space. While we can be pretty confident that a coronal mass ejection was launched into space, this is not the ideal way to determine if the coronal mass ejection is Earth-directed as these particles tend to follow the interplanetary magnetic field: the Parker spiral. It has happened that we saw a solar radiation storm at Earth even though the associated coronal mass ejection did not have an Earth-directed component. This often occurs during events near the western limb but in rare cases, even protons from major far side solar events have reached our planet.

Tormenta de radiación solar

Imagen: Un ejemplo del diagrama de protones solares ≥10 MeV que puede encontrar en nuestro sitio web. Este gráfico muestra el flujo de protones solares ≥10 MeV cerca de la Tierra el 14 de julio de 2000 cuando se produjo una gran llamarada solar X5.7. Vemos un fuerte aumento en la cantidad de ≥10 MeV de protones solares a partir de las 10:35 UTC, solo 32 minutos después del inicio de la llamarada solar. Una fuerte tormenta de radiación solar S3 se desarrolló rápidamente.

2. Usando imágenes del coronógrafo SOHO/LASCO

The best way to be sure that a coronal mass ejection is Earth-directed is with the help of images taken by the LASCO C2 and C3 coronagraph instruments which are located on the SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) spacecraft. SOHO watches the Sun from Earth's perspective so potential Earth-directed coronal mass ejections can easily be identified. Coronal mass ejections that are Earth-directed will show up as partial or full halo coronal mass ejections as they propagate away from the Sun. Keep in mind that the images from SOHO are not always in real-time and you often have to wait several hours for new imagery and thus it can often take a while before we know for sure if a coronal mass ejection has an Earth-directed component or not.

A continuación tenemos dos excelentes ejemplos de cómo se vería una eyección de masa coronal en las imágenes que vienen del paquete de instrumentos SOHO/LASCO. La animación a la izquierda muestra una eyección de masa coronal como se ve por el instrumento SOHO/LASCO C2 que se dirige hacia el norte y no impactó la Tierra. No hay un contorno de halo, por lo que podemos concluir fácilmente que esta nube de plasma no está dirigida a la Tierra. A la derecha, sin embargo, vemos una eyección de masa coronal de halo completo como se ve por SOHO/LASCO C2. El contorno de esta eyección de masa coronal forma un círculo perfecto que abarca todo el campo de visión de LASCO. Esto significa una de dos cosas: la nube de plasma está dirigida directamente hacia nosotros o lejos de nosotros.

Un CME visto por SOHO/LASCOCME halo completo

Si no estamos seguros de si una eyección de masa coronal detectada en las imágenes LASCO proviene del disco solar que mira hacia la Tierra, tal vez sea debido a que no hay signos claros de una erupción, podemos ver las imágenes realizadas por la misión STEREO (Observatorio de Relaciones Terrestres Solares). La misión STEREO consta de dos naves espaciales que se llaman STEREO Ahead y STEREO Behind. Ellos están mirando el otro lado del sol. Las imágenes de STEREO y SOHO combinadas nos darán una representación en 3D de la eyección de masa coronal y nos dirán si la eyección de masa coronal viene hacia la Tierra o se aleja de la Tierra. Las imágenes de las misiones SOHO y STEREO se pueden encontrar en este sitio web.

Al utilizar todas las imágenes disponibles de las misiones SOHO y STEREO, los científicos del clima espacial pueden calcular la velocidad de salida y establecer un Tiempo Estimado de Llegada (ETA) para la eyección de masa coronal. Una vez que hayan terminado con sus informes, puede mirar en nuestro sitio y ver los modelos de viento solar y los informes diarios del NOAA SWPC para ver cuándo se espera que llegue la eyección de masa coronal. El equipo de SpaceWeatherLive también proporcionará un análisis durante los principales eventos.

3. Usando el software SIDC Cactus

The Belgian Solar Influences Data Analysis Center (SIDC) developed the CACTUS program which stands for Computer Aided CME Tracking. It automatically scans imagery from SOHO/LASCO to determine whether a coronal mass ejection is likely to hit Earth or not. It will show if a coronal mass ejection is a halo coronal mass ejection or partial halo coronal mass ejection and also determines the lift off speed of the coronal mass ejection which will make it possible to determine when the coronal mass ejection could arrive.

CACTUS CME detección

4. Usando el diagrama EPAM

EPAM significa Electron, Proton and Alpha Monitor y es un instrumento en el satélite ACE que mide los electrones y protones que se envían con el viento solar. Es un instrumento muy útil para saber si una eyección de masa coronal está dirigida a la Tierra y cuándo va a llegar. Lo dejaremos un poco claro con algunos diagramas de EPAM. A continuación puede encontrar un diagrama de EPAM, ya que puede parecer unas pocas horas después de una llamarada solar.

Diagrama EPAM justo después de una llamarada solar

When a huge explosion occurs on the Sun, electrons and protons are hurled away from the Sun into space. The electrons and protons are pushed out with the solar wind flow. Immediately following an event that launched a coronal mass ejection, the EPAM plot will show a rise in the low-energy electrons which marks the start of the flare. The low-energy proton plot will also show a steady rise. This often indicates that a part of the coronal mass ejection is Earth-directed. If we put everything together and we know that a coronal mass ejection is on it's way to Earth... one critical question remains: when is the coronal mass ejection going to arrive?

¿Cuándo llega el CME?

Una vez que conocemos la velocidad de la eyección de masa coronal, podemos determinar cuándo puede llegarnos. Con la siguiente tabla puede determinar cuánto tiempo tomará la eyección de masa coronal para viajar del Sol a la Tierra, siempre que no disminuya su velocidad en el camino. Los tiempos que se detallan a continuación son solo una guía. ¡Es común que las eyecciones de masa coronal lleguen antes o después del tiempo de llegada previsto con un margen de a veces 6 horas o más!

CME velocidad (km/s) Tiempo de viaje (horas) Días Horas
300 138,88 5 18.88
400 104,16 4 8,16
500 83.33 3 11.33
600 69.44 2 21.44
700 59.52 2 11.52
800 52.08 2 4.08
900 46.30 1 22.30
1000 41.67 1 17.67
1100 37.88 1 13.88
1200 34.72 1 10.72
1300 32.05 1 8.05
1400 29.76 1 5.76
1500 27.78 1 3.78
1600 26.04 1 2.04
1700 24.51 1 0.51
1800 23.15 0 23.15
1900 21.93 0 21.93
2000 20.83 0 20.83
2100 19.84 0 19.84
2200 18.94 0 18.94

Determine el impacto utilizando el monitor EPAM

Once a coronal mass ejection has been launched and we determined it is Earth-directed, the only thing we can do is wait and watch the EPAM plot. Most coronal mass ejections form a shock ahead of the plasma cloud itself and this accelerates protons that we can measure with the help of the EPAM instrument on ACE. We will see how the proton plot keeps rising until the arrival of the coronal mass ejection. The first rise in the plot (just after a solar flare) is called the "onset" phase. It keeps rising slowly (ramp up phase) as the coronal mass ejection gets closer. A few hours before the actual arrival of the coronal mass ejection a new sharper rise takes place, this indicate that the coronal mass ejection is going to arrive soon. When the EPAM plot peaks, then it indicates that the coronal mass ejection has arrived at the DSCOVR satellite. The solar wind and interplanetary magnetic field data should now clearly show that the coronal mass ejection has arrived. After the coronal mass ejection arrival you will see that the proton levels will slowly decline to normal values... unless there is another coronal mass ejection on it's way to Earth of course. The image below shows an example of the EPAM plot where you can clearly see the different phases. Note that slow and weaker coronal mass ejections sometimes do not push a shock wave in front of them. These are much harder or impossible to pick out on EPAM!

EPAM

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Efemérides*

Llamarada solar
12014X4.9
22002M1.0
32000C8.6
42004C8.0
52014C5.7
ApG
1200020
2199618G1
3199414
420059
520158
*desde 1994

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