¿CÓMO PUEDEN LOS RAYOS CÓSMICOS AYUDAR A PRODUCIR NUBES?
La comparación entre los datos de cantidades de nubes y de rayos cósmicos, confirman que la nubosidad está más claramente ligada con la modulación solar de los rayos cósmicos galácticos que con otros fenómenos del ciclo solar como son las manchas solares o con la emisión en el visible, ultravioleta y rayos X. Uno de los avances más importantes ha surgido al observar que la nubosidad en las capas más bajas, situadas a altitudes inferiores a los 3 km, son muy sensibles a la variación del flujo de los rayos cósmicos.
Si se comparan los datos de nubosidad global obtenidos por el Satélite Internacional del Proyecto de Climatología y el recuento de rayos cósmicos suministrado por la estación de Huancayo, resulta que para altitudes altas (más de 6.5 km) y medias (entre 6.5 y 3.2 km) no aparece ninguna relación. Sin embargo, para altitudes bajas (menos de 3.2 km) hay una correlación excelente (Fig. 1) y esta correspondencia persiste durante largas escalas de tiempo. Una interpretación simple es que a grandes altitudes el aire siempre contiene rayos cósmicos, pero los iones son liberados a altitudes mas bajas. Así, el aumento o disminución de los rayos cósmicos debidos a cambios en el ciclo solar magnético tiene consecuencias más significativas cuando la altura es más baja.
La oposición principal a la idea de la influencia de los rayos cósmicos en la nubosidad proviene de los meteorólogos, que insisten en que no hay mecanismos que puedan producir este fenómeno. Por otro lado, algunos físicos atmosféricos reconocen que observación y teoría fracasan al tratar de explicar satisfactoriamente el origen de las partículas aerosoles, sin las cuales el vapor de agua es incapaz de condensarse para formar nubes. Una hipótesis de trabajo es que la formación de esos núcleos de condensación de nubes puede ser facilitada por la ionización del aire por rayos cósmicos. Con ella, se ha abierto una ventana a la investigación experimental en microfísica.
El descubrimiento de que las nubes de baja altitud están particularmente afectadas por la variación de los rayos cósmicos galácticos, sugirió la realización de un experimento muy simple que, realizado bajo condiciones de presión y temperatura a nivel del mar, mostraría la microfísica esencial. Investigadores del Centro Nacional del Espacio Danés utilizaron una gran caja de plástico que contenía aire purificado y trazas de gases que aparecen en el aire no contaminado que cubre los océanos. Lo iluminaron con lámparas ultravioletas que producían un efecto similar a los rayos solares. Durante el experimento, los instrumentos trazaron la acción química de los rayos cósmicos que penetraron en la caja. Fueron adicionados rayos gamma para controlar el aumento de ionización del aire.
Los datos revelaron que los electrones liberados por las partículas del aire bajo la acción de los rayos cósmicos actúan como catalizadores, acelerando la formación de minúsculos aglomerados estables de ácido sulfúrico y moléculas de agua que son los bloques básicos para generar los núcleos de condensación de nubes. Su número y producción aumentan proporcionalmente al utilizar rayos gamma para inducir más ionización. Fue una sorpresa constatar la velocidad y eficacia con que los electrones hacen un trabajo desconocido hasta entonces en meteorología y que introduce los fenómenos cósmicos en el campo de los estudios climáticos.
Las nubes de baja altitud cubren más de un cuarto de la Tierra y ejercen un efecto importante de enfriamiento en la superficie (en las nubes más altas hay un complicado intercambio entre enfriamiento y calentamiento). Una variación del 2% en la cantidad de nubes bajas durante un ciclo solar calienta la superficie de la Tierra unos 1.2 vatios por metro cuadrado. Un valor significativo, sobre todo comparado con los 1.4 vatios por metro cuadrado que el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) atribuye al efecto invernadero total, causado por todo el dióxido de carbono adicional añadido al aire desde el inicio de la Revolución Industrial.
Solamente hay medidas sistemáticas del flujo de rayos cósmicos en la superficie de la Tierra desde 1937. Para fechas anteriores la información es indirecta, obtenida a partir de isótopos radioactivos tales como el berilio-10, en la atmósfera, el carbono-14 en los anillos de los árboles, o bien del flujo magnético de la corona solar que puede escapar por los agujeros coronales, donde hay líneas de fuerza abiertas del campo magnético (figura 2). Estos métodos de análisis coinciden en que hay una reducida producción de rayos cósmicos en el siglo XX, de manera que flujos máximos de finales del siglo pasado son similares a los mínimos ocurridos alrededor de 1900.
El resultado anterior es consistente con el descubrimiento de que el campo magnético de la corona solar ha duplicado su intensidad durante el siglo XX. Aquí está la prueba que justifica la sospecha de que la mayor parte del calentamiento de la Tierra durante el siglo XX ha sido debido a una reducción de los rayos cósmicos y en consecuencia a falta de nubosidad de baja altitud.
La atribución del cambio climático durante el siglo XX a causas humanas, tiene como principal argumento el hecho de que las concentraciones de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero aumentan las temperaturas globales. Sin embargo, los intentos realizados para demostrar que el aumento del efecto invernadero determina el cambio climático no han sido concluyentes. Por el contrario, la hipótesis de que los rayos cósmicos influyen en el cambio de nubosidad es más consistente con la teoría y la experiencia.
Las nubes altas reflejan con eficacia la luz incidente y ejercen un efecto de enfriamiento enviando hacia el cosmos la mayor parte de la luz solar que, de otra forma, calentaría la superficie. Pero la nieve sobre la capa helada de la Antártida es de un blanco deslumbrante y reflejan la luz más efectivamente que las nubes. Por tanto un mayor recubrimiento de nubes calienta la superficie y menos nubosidad la enfría.
Las medidas realizadas por satélites artificiales prueban que el calentamiento de la Antártida es un efecto de la nubosidad. Un resultado que confirman las estaciones meteorológicas situadas a latitudes muy meridionales. Groenlandia también tiene una capa helada pero de superficie más reducida y no es tan blanca. Por ello, en Groenlandia las condiciones climáticas son consistentes con el clima general del hemisferio norte, mientras que la Antártida está muy aislada por vórtices en el océano y en el aire.
La hipótesis de rayos cósmicos y el forzamiento de nubes, apoya la predicción de que los cambios de temperatura en la Antártida serán de signo opuesto a los del resto del mundo (figura 3). Y esto es exactamente lo que se observa: un fenómeno bien conocido por los geofísicos que recibe el nombre de "Anomalía climática de la Antártida". Para llegar a esta evidencia han sido necesarios estudios en diferentes lugares de la Antártida y Groenlandia que abarcan miles de años. La consecuencia es que muchos episodios de cambio de clima van en dirección opuesta. Las hipótesis que pretenden explicar este proceso consideran que es debido a una gran reorgarnización de las corrientes oceánicas. Esta puede ser una explicación posible para los registros climáticos de baja resolución, con errores de siglos, sin embargo no puede interpretar el rápido funcionamiento de la anomalía climática de la Antártida de década a década, observado en el siglo XX. El aumento de nubosidad es, con mucho, la mejor explicación de la anomalía.
