A finales de los años cuarenta, el Instituto Carnegie de Washington
financió el desarrollo de instrumentos de medición
de los rayos cósmicos (también llamados
radiación cósmica), cinco de los cuales fueron instalados en Estados Unidos, México, Perú, Nueva Zelandia y Groenlandia. Los datos de todos estos instrumentos mostraban que la intensidad de estas partículas con energías entre 3 y 20 GeV tenían, por un lado, variaciones mensuales y por otro, variaciones cada 11 años, similares a las que muestra la actividad de Sol.
En 1951, el físico John Simpson diseñó el primer monitor que medía la
intensidad del flujo de neutrones producidos por
la interacción de los rayos cósmicos con la
atmósfera. Para 1957, más de 50 de estos monitores
ya estaban instalados a nivel mundial. Hoy en día,
contamos con registros de alta resolución de la
intensidad de los rayos cósmicos sobre la
superficie terrestre de los últimos 8 ciclos
solares (o cerca de 90 años), además de mediciones
anuales desde 1389 de los llamados isótopos
cosmogónicos como el Be10 y
el C14 que también son
producidos por la interacción de rayos cósmicos
con la atmósfera y que pueden medirse en los
tejidos de los seres vivos, como por ejemplo los
arboles. Lo anterior, demuestra que las variaciones o modulación de 11 años de la radiación cósmica ha estado presente en todo este período de tiempo.
Ahora sabemos que las variaciones en la intensidad de los rayos
cósmicos se deben a que estas partículas son
desviadas por el campo magnético solar al
atravesar la heliósfera y a que
este campo magnético también varía en el
espacio y en el tiempo. De hecho, las mediciones de los últimos 70 años de los monitores de neutrones y de las sondas espaciales confirman dos aspectos fundamentales:
primero, que la intensidad de la radiación cósmica en la órbita de la
Tierra varía con la actividad solar. Este
comportamiento ha sido observado en partículas con
energías menores a 20 mil MeV (o mega
electrones volt) para las que las variaciones aumentan a medida que disminuye la energía de la partícula.
En segundo lugar, las mediciones lejos de
la órbita de la Tierra hechas por las naves Viajero 1, Viajero 2 y Ulises también muestran que la
intensidad de los rayos cósmicos presenta
variaciones con la distancia al Sol. Por un lado,
según las observaciones de los Viajero, la
intensidad de las partículas con energías menores
a 500 MeV aumenta a razón de 1 % por cada unidad
astronómica ó 1%/UA durante el mínimo solar,
mientras que en el máximo, el ritmo de variación
es de 2 %/UA. La región de modulación se extiende
en la dirección en la que viajan las naves
Viajero, hacia los límites de la heliósfera, a
unas 120 UA del Sol. Por otro lado, la nave
Ulises, en la heliósfera interna a menos de 5 UA observó variaciones latitudinales entre las regiones polares y ecuatoriales alrededor del Sol.
Si llegamos a entender las variaciones en la intensidad de los rayos cósmicos, podríamos reconstruir las condiciones solares y heliosféricas del pasado.
En particular, un grupo de investigadores de México, Sudáfrica y Estados Unidos, usó un modelo sencillo de
modulación solar de los rayos cósmicos y los
modelos más recientes de turbulencia magnética en
el medio interplanetario para analizar datos del
monitor de neutrones de Hermanus, Sudáfrica (que es
el monitor de mayor registro temporal desde 1957),
junto con mediciones de parámetros de la actividad
solar. Sus resultados muestran que la
modulación de los rayos cósmicos depende de su
propia energía y que para escalas de tiempo suficientemente grandes, las variaciones observadas en los rayos cósmicos están mejor correlacionadas con la intensidad del campo magnético interplanetario que con las manchas solares u otros parámetros solares o del viento solar.
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ALGUNAS NOTAS PARA ENTENDER MÁS:
Los rayos cósmicos son núcleos atómicos de muy alta energía, en su mayoría de origen extrasolar, que atraviesan continuamente el entorno del Sol. Tal vez provengan de alguna explosión de supernova en alguna parte de la galaxia o de algún otro evento violento fuera de ella, pero las que llegan a la Tierra se detectan de forma indirecta en su superficie a partir de la lluvia de partículas secundarias, como los neutrones, que se producen cuando chocan con los átomos y moléculas de la atmósfera.