On September 1st, 1859, miners following the Colorado gold rush woke up to another sunny day. Or so they thought. To their surprise, they soon discovered it was actually 1 am; and the sky wasn’t lit by the Sun, but rather by brilliant drapes of light. The blazing glow could be seen as far as the Caribbean, leading people in many regions to believe that nearby cities had caught fire. But the true cause of what would come to be known as the Carrington Event was a solar storm— the largest in recorded history.
El uno de septiembre de 1859, los mineros que seguían la fiebre del oro de Colorado se despertaron con otro día soleado. O eso pensaban. Para su sorpresa, pronto descubrieron que era la 1 de la mañana; y el cielo no estaba iluminado por el sol, sino por brillantes cortinas de luz. El brillo centelleante podía ser visto desde tan lejos como el Caribe, llevando a personas de muchas regiones a creer que las ciudades cercanas se habían incendiado. Pero la verdadera causa de lo que terminó siendo conocido como el Evento Carrington era una tormenta solar, la más larga en la historia documentada.
Solar storms are one of many astrophysical phenomena caused by magnetic fields. These fields are generated by movements of electrically charged particles like protons and electrons. For example, Earth’s magnetic field is generated by charged molten metals circulating in the planet's outer core. Similarly, the Sun’s magnetic field is generated by large convective movements in the plasma that composes the star. As this plasma slowly swirls, it creates areas of intense magnetic activity called sunspots. The magnetic fields that form near these regions often become twisted and strained. And when they’re stretched too far, they snap into simpler configurations, releasing energy that launches plasma from the Sun’s surface. These explosions are known as coronal mass ejections.
Las tormentas solares son uno de los muchos fenómenos astrofísicos causados por campos magnéticos. Estos campos son generados por movimientos de partículas con carga eléctrica como protones y electrones. Por ejemplo, el campo magnético de la Tierra es generado por metales fundidos con carga que circulan en el núcleo externo del planeta. De forma similar, el campo magnético del sol es generado por grandes movimientos convectivos en el plasma que compone la estrella. A medida que este plasma gira lentamente, crea áreas de intensa actividad magnética llamadas manchas solares. Los campos magnéticos que se forman cerca de estas regiones a menudo se vuelven torcidos y tensos. Y cuando se estiran demasiado, se rompen en configuraciones más simples, liberando energía que lanza plasma desde la superficie del sol. Estas explosiones son conocidas como eyecciones de masa coronal.
The plasma— mostly made of protons and electrons— accelerates rapidly, quickly reaching thousands of kilometers per second. A typical coronal mass ejection covers the distance between the Sun and the Earth in just a couple of days, flowing along the magnetic field that permeates the solar system. And those that cross the Earth’s path are drawn to its magnetic field lines, falling into the atmosphere around the planet’s magnetic poles. This tidal wave of high-energy particles excites atmospheric atoms such as oxygen and nitrogen, causing them to rapidly shed photons at various energy levels. The result is a magnificent light show we know as the auroras. And while this phenomenon is usually only visible near the Earth’s poles, strong solar storms can bring in enough high energy particles to light up large stretches of the sky.
El plasma, a menudo hecho de protones y electrones, se acelera rápidamente, alcanzando miles de kilómetros por segundo. Una eyección de masa coronal típica cubre la distancia entre el sol y la Tierra en solo un par de días, fluyendo a lo largo del campo magnético que atraviesa el sistema solar. Y aquellas que atraviesan el camino de la Tierra son atraídas a sus líneas de fuerza magnéticas, cayendo en la atmósfera alrededor de los polos magnéticos del planeta. Esta oleada de partículas de alta energía excita a los átomos atmosféricos como el oxígeno y el nitrógeno, haciendo que liberen fotones rápidamente a diversos niveles de energía. El resultado es un magnífico espectáculo de luz conocido como auroras. Aunque este fenómeno es normalmente solo visible cerca de los polos de la Tierra, las tormentas solares fuertes pueden traer suficientes partículas de alta energía como para iluminar grandes tramos del cielo.
The magnetic fields in our solar system are nothing compared to those found in deep space. Some neutron stars generate fields 100 billion times stronger than those found in sunspots. And the magnetic fields around supermassive black holes expel jets of gas that extend for thousands of light years. However, on Earth, even weak solar storms can be surprisingly dangerous. While the storms that reach us are generally harmless to humans, the high-energy particles falling into the atmosphere create secondary magnetic fields, which in turn generate rogue currents that short-circuit electrical equipment. During the Carrington Event, the only widespread electrical technology was the telegraph. But since then, we've only become more dependent on electrical systems. In 1921, another powerful solar storm caused telephones and telegraph equipment around the globe to combust. In New York, the entire railway system was shut down and fires broke out in the central control building. Comparatively weak storms in 1989 and 2003 turned off regions of the Canadian power grid and damaged multiple satellites. If we were hit by a storm as strong as the Carrington Event today, it could devastate our interconnected, electrified planet.
Los campos magnéticos de nuestro sistema solar no son nada comparados con aquellos que hay en el espacio sideral. Algunas estrellas de neutrones generan campos 100 000 millones de veces más fuertes que los que hay en las manchas solares. Y los campos magnéticos alrededor de agujeros negros supermasivos expulsan chorros de gas que se extienden por miles de años luz. Sin embargo, en la Tierra, incluso las tormentas solares débiles pueden ser sorprendentemente peligrosas. Mientras que las tormentas que nos alcanzan son por lo general inofensivas para los humanos, las partículas de alta energía que caen en la atmósfera crean campos magnéticos secundarios, que luego generan corrientes nocivas que cortocircuitan el equipo eléctrico. Durante el Evento Carrington, la única tecnología generalizada era el telégrafo. Pero desde entonces, solo nos hemos vuelto más dependientes de sistemas eléctricos. En 1921, otra tormenta solar poderosa provocó que los teléfonos y las herramientas del telégrafo se incendiaran en todo el mundo. En Nueva York, todo el sistema ferroviario dejó de funcionar y estallaron incendios en el edificio de control central. Tormentas comparativamente más débiles en 1989 y 2003 apagaron regiones de la red eléctrica canadiense y dañaron muchos satélites. Si fuésemos golpeados hoy por una tormenta tan fuerte como la del Evento Carrington, esta podría arrasar nuestro planeta interconectado eléctricamente.
Fortunately, we're not defenseless. After centuries of observing sunspots, researchers have learned the Sun’s usual magnetic activity follows an 11-year cycle, giving us a window into when solar storms are most likely to occur. And as our ability to forecast space weather has improved, so have our mitigation measures. Power grids can be shut off in advance of a solar storm, while capacitors can be installed to absorb the sudden influx of energy. Many modern satellites and spacecraft are equipped with special shielding to absorb the impact of a solar storm. But even with these safeguards, it’s hard to say how our technology will fare during the next major event. It’s possible we’ll be left with only the aurora overhead to light the path forward.
Afortunadamente, no estamos indefensos. Después de siglos observando manchas solares, los investigadores han descubierto que la actividad magnética habitual del sol sigue un ciclo de 11 años, permitiéndonos vislumbrar cuando es más probable que ocurran tormentas solares. Y a medida que nuestra habilidad para predecir el tiempo espacial mejoró, también lo hicieron nuestras medidas de mitigación. Las redes eléctricas pueden apagarse antes de una tormenta solar, y se pueden instalar condensadores para amortiguar el repentino influjo de energía. Muchos satélites y naves espaciales modernos están equipados con un escudo especial para absorber el impacto de una tormenta solar. Pero incluso con estos salvoconductos, es difícil decir cómo le irá a nuestra tecnología durante el siguiente gran suceso. Es posible que nos quedemos con solo la aurora en lo alto