viernes, 10 de enero de 2014

Vórtices polares en el Sistema Solar

Este artículo se presenta en la XLVIII Edición del Carnaval de la Física que se celebra este mes en el blog La Aventura de la Ciencia de Daniel Martín.

Cataratas del Niágara congeladas
Durante los últimos días está siendo noticia la presencia de un vórtice polar en Estados Unidos que ha provocado la caída de las temperaturas hasta cifras históricas. Pero, ¿qué es un vórtice polar? ¿Por qué ha afectado tanto a Estados Unidos? Además no hay que olvidar que la Tierra no es el único planeta del Sistema Solar que posee este tipo de fenómenos.

Comenzaremos analizando brevemente el vórtice polar ártico terrestre para adentrarnos después en este mismo fenómeno en otros cuerpos del Sistema Solar.

¿Qué es un vórtice polar?

Un vórtice polar es un ciclón persistente a gran escala situado cerca de los polos terrestres, que se ubica en la media y alta troposfera y en la estratosfera. Envuelve los altos polares y forma parte del frente polar. El vórtice es más potente en el invierno hemisférico, cuando el gradiente térmico es más escarpado, y disminuye o desaparece en verano. El vórtice polar antártico es más pronunciado y persistente que el ártico.

El vórtice polar ártico es un ciclón de aire extremadamente frío situado normalmente en el norte de Canadá, pero que estos días se ha desplazado hacia el sur acompañado de fuertes ráfagas de viento. Esto ha provocado que los vientos frío y densos propios de las zonas polares hayan descendido hasta latitudes más bajas.


¿Por qué se ha desplazado el vórtice polar ártico?

Los vientos de nivel superior que componen el vórtice polar cambian en intensidad de vez en cuando. Cuando estos vientos disminuyen significativamente, el vórtice puede distorsionarse y el resultado es una corriente en chorro que se sumerge profundamente en las latitudes del sur, lo que traslada al aire frío y denso del Ártico hacia latitudes mucho más bajas.

Esta oscilación es conocida como la Oscilación Ártica. Cuando los vientos polares son más débiles, pueden provocar brotes de aire frío en una o más regiones del planeta.



Vórtices polares en el Sistema Solar

1) Mercurio

Mercurio no posee atmósfera, sólo una exosfera compuesta por unas pocas moléculas que se mueven sobre su superficie sólida. Esta delgada exosfera no es lo suficientemente gruesa como para que se produzca una circulación atmosférica, por lo que no podemos encontrar vórtices en este planeta.


2) Venus.

 Venus, no sólo tiene un vórtice, sino que posee un dipolo: un doble vórtice en cada polo. Cuando la Pioneer visitó a nuestro planeta hermano en 1979, encontró una característica atmosférica llamada "dipolo" cerca del polo norte de Venus, que consistía en un par de remolinos que giraban el uno alrededor del otro a medida que Venus rotaba. Cuando la Venus Express de la ESA llegó en 2006, descubrió el mismo fenómeno en el polo sur del planeta. Entonces los científicos redactaron diversos artículos sobre este fenómeno simétrico y cómo se mantenían estables durante décadas. En la fotografía de la izquierda, tomada en 2006 a una distancia de 210.000 kilómetros, tenemos una visión de Venus en el infrarrojo térmico. La parte más brillante de la imagen corresponde a la atmósfera superior que refleja la radiación solar en el lado diurno de Venus. En el lado nocturno, las características sutiles de las nubes son visibles,especialmente cerca del polo sur. La radiación térmica es emitida desde la atmósfera superior de Venus a una altitud de 60 kilómetros.

Uno de los descubrimientos de la Venus Express fue el percatarse de que el dipolo sur no es estable. Este vórtice, con el tiempo, presenta unos patrones complicados que pueden verse en las siguientes imágenes. Las fotografías fueron tomadas por la cámara VIRTIS en una longitud de onda del infrarrojo cercano. Las imágenes muestran la temperatura de la cima de la nube a una altura de unos 65 kilómetros. Las regiones más oscuras corresponden a temperaturas más altas, y por lo tanto, de menor altitud. El centro del vórtice se encuentra a una temperatura de unos 250 grados Kelvin, siendo la zona más profunda, correspondiendo, por lo tanto,a las temperaturas más altas del fenómeno.


En el siguiente vídeo se pueden apreciar los complicados movimientos del remolino polar austral.  El contraste de temperaturas conduce a un aparente efecto tridimensional de las imágenes.




 3) La Luna.

Al igual que Mercurio, la Luna sólo posee una débil exosfera por lo que no posee circulación atmosférica.


4) Marte.

Aunque la atmósfera de Marte es mucho menos densa que la de nuestro planeta, los científicos han encontrado la presencia de un vórtice polar. En la imagen de la derecha, tomada por la Mars Express podemos ver el patrón de circulación atmosférica del planeta rojo alrededor de uno de sus polo. Este vórtice no es circular, sino que tiene forma ovalada. Desgraciadamente todavía no se ha realizado un seguimiento de este fenómeno para comprenderlo mejor, por lo que no tenemos mucha información sobre él.


5) Asteroides.

Evidentemente no se ha podido encontrar ningún vórtice en  los asteroides dado que su pequeño tamaño no les permite conservar una atmósfera a su alrededor.

6) Saturno.

Júpiter también posee un vórtice polar,  pero nos centraremos en el detectado en el planeta de los anillos. Si hay un vórtice polar famoso en el Sistema Solar, ese es el Hexágono de Saturno. Este vórtice no es circular, ni ovalado, sino que posee forma de hexágono. Como una imagen vale más que mil palabras, a continuación podéis ver este fenómeno en dos fotografías tomadas por a sonda Cassini para después contemplar unas espectaculares animaciones realizadas a partir de las imágenes tomadas por la misma sonda.








7) Titán.

Y por últimos comentaremos brevemente el vórtice observado en la luna de Saturno, Titán. La forma de este vórtice es similar a la de Marte, pero es mucho más pequeño. A continuación podéis ver la dinámica de este vórtice en un vídeo.





8) Otros vórtices en el Sistema Solar.

Los científicos también han encontrado vórtices en las atmósfera de los otros tres planetas gigantes: Júpiter, Urano y Neptuno. Pero no debemos olvidar que Plutón posee atmósfera. ¿Podrá la New Horizons detectar un vórtice polar en este planeta enano? ¿Será Tritón, la gran luna de Neptuno, otro candidato a presentar este fenómeno? 




Más información en el enlace.



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