Comunicaciones

    Muchos sistemas de comunicaciones utilizan la ionosfera para transmitir señales de radio a grandes distancias. Las tormentas ionosféricas pueden afectar las comunicaciones de radio en todas las latitudes. Algunas frecuencias de radio son absorbidas y otras son reflejadas, lo que produce señales que fluctúan con rapidez y que siguen rutas de propagación inesperadas. Las estaciones comerciales de televisión y radio se afectan poco con la actividad solar pero las comunicaciones aero-terrestres, barco-puerto, La Voz de América, la Radio Libre Europea y algunas frecuencias de radio aficionados se ven afectadas frecuentemente. Los operadores de radio que utilizan frecuencias altas confían en las alertas de actividad solar y geomagnética para poder mantener los circuitos de comunicación funcionando.

    Algunos sistemas militares de detección o sistemas de aviso temprano también se ven afectados por la actividad solar. Las señales del Radar-Sobre-el-Horizonte rebotan en la ionosfera para facilitar el rastreo del despegue de naves y mísiles desde grandes distancias. Durante las tormentas geomagnéticas, este sistema podría ser muy afectado debido a desórdenes radiales. Algunos sistemas de detección de submarinos utilizan las "firmas" magnéticas de los submarinos como una de las entradas de sus esquemas de localización. Las tormentas geomagnéticas pueden distorsionar esas señales.

    Cuando un avión y una estación en tierra están alineados con el Sol, puede ocurrir congestionamientos en las frecuencias de los sistemas de radios. Esto puede ocurrir también cuando la estación terrestre, el satélite y el Sol están alineados.

Sistemas de navegación

Los sistemas tales como LORAN y OMEGA son afectados cuando la actividad solar interrumpe la propagación de sus señales. El sistema OMEGA consiste de ocho transmisores localizados a través del mundo. Los aviones y los barcos utilizan señales de frecuencias muy bajas desde estos transmisores para determinar sus posiciones. Durante los eventos solares y las tormentas geomagnéticas, el sistema puede dar a los navegantes información incorrecta, algunas veces errando por muchas millas. Si se informa a los navegantes de que está ocurriendo un evento de protones o una tormenta geomagnética, ellos pueden cambiarse a un sistema alterno. Las señales de los sistemas de posicionamiento geográfico (GPS por sus siglas en inglés) también se afectan cuando la actividad solar provoca variaciones repentinas en la densidad de la ionosfera.

Satélites

Interferencias solares

    Fenómeno natural que se presenta cuando el Sol atraviesa el plano ecuatorial de la Tierra y queda alineado con el satélite y el haz de la antena de una estación terrena. La radiación de energía electromagnética del Sol provoca un incremento importante en la temperatura de la antena, que interfiere con su operación normal. Las interferencias solares se presentan dos veces al año durante los equinoccios de primavera y otoño; su duración es de alrededor de 10 minutos por cinco días aproximadamente.

a) Actividad solar

    Durante los equinocios de la primavera (de finales de febrero a principios de marzo) y el de otoño (de finales de septiembre a principios de octubre), el sol pasa por el plano ecuatorial. Visto desde la Tierra, el sol parece pasar detrás de los satélites una vez al día. Durante ese momento ambos, el satelite y el sol están en la línea de vista de la estación terrena, la energía del sol puede aumentar la magnitud de la señal que se recibe del satélite. Esta pérdida o degradación de las comunicaciones de los satélites es lo que se conoce como interferencia solar, tránsito solar o lluvia solar. La duración de la interferencia solar depende de varias cosas:

• el ancho de la apertura de la línea de vista de la antena receptora

• el radio aparente del sol visto desde la Tierra (aproximadamente 0.25°)

• la energía de RF generada por el sol

• la potencia de transmisión del satélite

• la ganancia

• el desempeño S/N del equipo receptor de la estación terrena

y otros factores. Todo esto puede ser utilizado para determinar el águlo de interferencia de la antena receptora. El ángulo de interferencia está definido como el ángulo de separación (medido desde la antena de la estación terrestre) entre el satélite y el sol en el momento en que la interferencia solar o la degradación de la señal empieza o termina (ver diagrama).

    El punto exacto en que la interferencia solar empieza y termina es difícil de determinar, dado que es una transición gradual. También, dada las diferencias existentes entre los equipos de las estaciones terrestres, algunas estaciones pueden experimentar una pérdida completa de la señal, mientras otras pueden experimentar una degradación tolerable de la señal. Esto hace el cálculo del ángulo de la interferencia difícil sin la información completa sobre del equipo de la estación terrestre. Por esta razón, la siguiente aproximación se utiliza para generar el ángulo de interferencia:

Freq = Frecuencia de bajada en GHz (3.95 para Banda C y 11.95 para Ku)

Diam = Diámetro de la parabólica de recepción de la estación terrestre.

    Las tormentas geomagnéticas y el aumento en la emisión solar ultravioleta calientan la atmósfera alta de la Tierra provocando su expansión. El aire caliente sube y la densidad del aire en la órbita de los satélites que se encuentran hasta casi 1000 Km se incrementa considerablemente. Esto provoca un aumento en la fricción de los satélites en el espacio haciendo que reduzcan su velocidad y que cambien ligeramente su órbita. Si los satélites en órbitas bajas no son elevados rutinariamente, caerían y se quemarían en la atmósfera de la Tierra.

    El "Skylab" es un ejemplo de una nave re-entró a la atmósfera de la Tierra antes de tiempo como resultado de más actividad solar de lo normal. Durante la gran tormenta geomagnética de Marzo de 1989, cuatro satélites de navegación de la Fuerza Naval se tuvieron que sacar fuera de servicio por casi una semana.

    A medida que la tecnología ha permitido que los componentes de las naves sean más pequeños, sus sistemas miniaturizados son mucho más vulnerables a las partículas solares más energéticas. Estas partículas pueden provocar daños físicos a los “microchips” y pueden cambiar los comandos de los programas en las computadoras de los satélites.

Cargas Diferenciales

    Otro problema para los operadores de satélites son las cargas diferenciales. Durante las tormentas geomagnéticas, aumenta el número y la energía de los electrones e iones. Cuando un satélite viaja a través de este ambiente energizado, las partículas cargadas que chocan contra la nave provocan que diferentes partes de ésta tengan cargas eléctricas diferentes. Eventualmente, las descargas eléctricas pueden llegar a los componentes de la nave y causar daño o invalidarlos. Carga Gruesa. La carga gruesa (también llamada carga profunda) ocurre cuando las partículas energéticas, primordialmente electrones, penetran en la cubierta externa de un satélite y depositan su carga en sus componentes del interior. Si se acumula suficiente carga en uno de sus componentes, puede tratar de neutralizarse descargando los demás componentes. Esta descarga es muy peligrosa para los sistemas electrónicos de los satélites.

Peligro de radiación para los humanos

   Los destellos solares intensos dejan escapar partículas altamente cargadas que pueden ser tan peligrosas para los humanos como las explosiones nucleares de radiación de baja energía. La atmósfera y la magnetosfera de la Tierra nos proveen la protección adecuada en la superficie de la Tierra, pero los astronautas en el espacio están expuestos a dosis letales de radiación.

   La penetración de partículas de alta energía en células vivientes, medidas en dosis de radiación, causan daños a los cromosomas y, potencialmente, cáncer. Grandes dosis serían fatales inmediatamente.

   Los protones solares con energías más altas que 30 MeV son los más peligrosos. En octubre de 1989, el Sol produjo suficientes partículas energéticas para que un astronauta en la Luna, utilizando su traje espacial fuera de su nave durante la parte más mala de la tormenta, hubiese muerto. (Los astronautas que hubiesen tenido tiempo de refugiarse bajo el suelo lunar hubiesen absorbido solo una pequeña parte de la radiación.)

    Los eventos solares de protones también pueden producir altas concentraciones de radiación en un avión volando a grandes alturas. Aún cuando estos riesgos son mínimos, la vigilancia constante de eventos solares a través de instrumentos en los satélites, permite que se vigile, y se evalúe, estas exposiciones ocasionales

Exploración geológica

    Los geólogos utilizan el campo magnético de la Tierra para determinar las estructuras de las rocas subterráneas. En la mayoría de las ocasiones, estos exploradores geodéticos están buscando petróleo, gas o depósitos minerales. Ellos logran esto sólo cuando el campo de la Tierra está en calma de manera que las señales magnéticas características puedan ser detectadas. Otros exploradores prefieren trabajar cuando ocurren tormentas geomagnéticas, cuando las variaciones en las corrientes eléctricas bajo la superficie de la Tierra les permitan ver las estructuras del petróleo o los minerales bajo la superficie. Por estas razones, muchos exploradores utilizan las alertas geomagnéticas y las predicciones para programar sus actividades.

Energía eléctrica

    Cuando los campos magnéticos de mueven cerca de un conductor como por ejemplo un cable, se induce una corriente eléctrica al conductor. Esto pasa a grandes escalas durante una tormentas geomagnéticas. Las compañías de energía eléctrica transmiten corrientes alternas a sus clientes a través de largas líneas de transmisión. Durante estas tormentas se inducen corrientes casi directas, peligrosas para los equipos de transmisión. El 13 de marzo de 1989, en Montreal, Quebec, 6 millones de abonados se quedaron sin luz por 9 horas como resultado de una tormenta geomagnética inmensa. Algunas áreas del nordeste de los Estados Unidos y de Suecia también pasaron por lo mismo. Al recibir alertas y avisos de tormentas geomagnéticas, las compañías de energía eléctrica pueden minimizar los daños y las interrupciones del servicio eléctrico.

Tendidos de tuberías

    Los campos magnéticos que fluctúan con rapidez pueden inducir corrientes en los tendidos de tuberías. En ese momento, pueden surgir muchos problemas para los ingenieros de éstos tendidos. Los medidores de flujo pueden transmitir información errónea y se eleva dramáticamente la tasa de corrosión de los tubos. Si los ingenieros trataran involuntariamente de balancear estas corrientes durante una tormenta geomagnética, las tasas de corrosión aumentarían aún más. Rutinariamente, los administradores de estos ductos reciben alertas y avisos que los ayudan a mantener un sistema eficiente y de larga vida.

Clima

    El Sol es el motor de calor que maneja la circulación de nuestra atmósfera. Aún cuando durante mucho tiempo se lo ha visto como una fuente constante de energía, las mediciones recientes de esta constante solar han demostrado que la emisión base del Sol puede variar hasta dos décimas de por ciento durante el ciclo solar de 11 años. Se han observado bajas temporales de hasta medio punto porcentual. Los científicos atmosféricos dicen que esta variación es significativa y que puede modificar el clima a lo largo del tiempo. Se ha visto que el crecimiento de las plantas varía durante los ciclos de manchas de 11-años y los ciclos magnéticos de 22 años del Sol como lo evidencian los datos sobre los anillos de los árboles.

    Aún cuando el ciclo solar ha sido regular durante los últimos 300 años, hubo un periodo de 70 años durante el siglo 17 y 18 cuando se vieron muy pocas manchas solares (aún cuando los telescopios eran utilizados extensamente). Esta baja en el número de manchas solares coincide con la mini-era glacial en Europa, lo que implicaba una conexión entre el Sol y el clima. Hay especulaciones recientes sobre el enlace o relación entre el clima y la variación solar. Los vientos estratosféricos cerca del ecuador soplan en direcciones diferentes, dependiendo del tiempo dentro del ciclo solar. Hay estudios en desarrollo que determinarán cómo los efectos de esta inversión del viento afecta los patrones de circulación global y clima.

    Durante los eventos de protones, más partículas energéticas llegan a la atmósfera media de la Tierra. Allí, éstas causan ionización molecular, creando substancias químicas que destruyen el ozono atmosférico y permiten que cantidades mayores de radiación ultravioleta alcancen la superficie de la Tierra. Un evento de protones solar en 1982 causó una disminución temporera en la densidad del ozono de 70%.

Biología

    Existe gran cantidad de evidencia de que los cambios en el campo magnético afectan los sistemas biológicos. Los estudios indican que sistemas biológicos estresados físicamente pueden responder a las fluctuaciones del campo magnético. El interés y la preocupación por este tema han llevado a la Unión Internacional de Ciencias Radiales a crear una nueva comisión llamada Electromagnetismo en Biología y Medicina.