Perturbaciones en la ionosfera, el clima espacial y la sociedad

La ionosfera es la capa más externa de la atmósfera de la Tierra. Deriva su nombre del hecho de que la radiación electromagnética del Sol incide sobre las componentes de esta región de la atmósfera y rompe átomos y moléculas dejando iones positivos y electrones libres. Este gas ionizado o plasma es capaz de interactuar con algunas ondas electromagnéticas, como las ondas de radio de onda corta, por lo que en el pasado la ionosfera se ha utilizado para las comunicaciones a grandes distancias. En la actualidad, gracias a la tecnología espacial, las comunicaciones se realizan por medio de satélites que utilizan microondas, para las cuales la ionosfera es básicamente transparente.

Además de satélites de telecomunicaciones para telefonía y televisión, por ejemplo, existen otros como los que miden todo tipo de parámetros terrestres como los meteorológicos; de investigación del ambiente espacial, de astronomía, y los de posicionamiento global. Todos ellos envían la información obtenida utilizando las microondas por lo que es muy importante que puedan llegar a los receptores en tierra sin mayor perturbación. Desafortunadamente este no es siempre el caso porque cuando hay actividad solar importante, como tormentas geomagnéticas, el contenido de electrones en la ionosfera se puede alterar, lo que ocasiona que la radiación de microondas sufra desviaciones que involucran problemas en el registro de la información y su envío a tierra. Así mismo, la navegación de barcos y aviones, que cada vez más utiliza los sistemas GPS, resulta imposible en presencia de una tormenta geomagnética, debido al nivel de error introducido. Por todo esto, el monitoreo ionosférico es de suma importancia para todo este tipo de tecnología.
Para nosotros que realizamos mediciones de centelleo interplanetario (IPS) con el radiotelescopio de Centelleo Interplanetaro MEXART, en Coeneo, Michoacán, con el fin de monitorear el clima espacial y pronosticar grandes tormentas geomagnéticas, es muy importante discriminar las perturbaciones producidas por grandes masas que se mueven en el espacio y cuyo origen es el Sol, de aquellas que son también de origen solar pero que ocurren directamente en la ionosfera, afectando sensiblemente nuestros resutados. Por otro lado, en el Observatorio de Geolectromagnetismo, en Juriquilla, Querétaro, así como en otros sitios como fallas geológicas y en las inmediaciones del volcanes como el Popocatepetl, detectamos señales magnéticas de ULF y radón, por lo que también es muy importante discriminar las de origen solar de aquellas que pudieran estarse generando por actividad de tipo tectónico.
El grado de perturbación de la ionosfera está dado por la concentración total de electrones, o TEC, por sus siglas en inglés, las cuales tienen su origen en la actividad solar. El TEC puede ser obtenido con dispositivos GPS de buena resolución, lo que permite caracterizar la ionosfera sobre dichos observatorios utilizando el programa IRI (International Reference Ionosphere) el modelo ionosférico empírico más ampliamente utilizado, y estándar para la comunidad de ciencia espacial, desarrollado bajo los auspicios de COSPAR (Comité para la Investigación Espaical), y el modelo de asimilación de datos MAGIC, de la Universidad de Colorado, en Boulder. Gracias a ello, es posible filtrar o analizar las señales de IPS, magnetómetros de ULF y emisión de gas radón y rayos gamma, considerando las perturbaciones ionosféricas.
En fin que la ionosfera constituye un laboratorio fundamental que tiene un impacto determinante para estudios de clima espacial, para la tecnología tanto espacial como terrestre, y para la sociedad que depende cada vez más de ellas para su desarrollo.