Ley de Hale

En física solar , la ley de Hale , también conocida como ley de polaridad de Hale o ley de Hale-Nicholson , es una ley empírica para la orientación de los campos magnéticos en las regiones solares activas .

Se aplica a regiones activas simples que tienen configuraciones de campo magnético bipolar donde una polaridad magnética es la principal con respecto a la dirección de rotación solar . La ley de Hale establece que, en el mismo hemisferio solar norte o sur, dichas regiones activas tienen la misma polaridad magnética principal; que, en hemisferios opuestos, dichas regiones activas tienen la polaridad principal opuesta; y que, de un ciclo de manchas solares al siguiente, estas polaridades se invierten. Recibe su nombre en honor a George Ellery Hale y Seth Barnes Nicholson , cuyas observaciones de los campos magnéticos de las regiones activas llevaron a la formulación de la ley a principios del siglo XX.

La ley de Hale, junto con la ley de Joy y la ley de Spörer , proporciona restricciones observacionales para los modelos del dinamo solar , que genera el campo magnético del Sol. La ley de Hale sugiere que las regiones activas se originan a partir de un campo magnético toroidal altamente organizado en el interior del Sol que invierte la polaridad a través del ecuador y alterna la polaridad entre los ciclos de manchas solares.

El campo magnético solar fue detectado por primera vez en 1908 por George Ellery Hale , cuando demostró mediante observaciones que las manchas solares tenían campos magnéticos bipolares fuertes. ^[1] Con estas observaciones, Hale también notó que la mayoría de los grupos de manchas solares dentro del mismo hemisferio solar norte o sur compartían la misma polaridad principal y que este patrón se invertía a lo largo del ecuador. A medida que el ciclo solar 14 se transformaba en el ciclo solar 15 , Hale y sus colaboradores llevaron a cabo más observaciones. En 1919, su trabajo reveló que la polaridad magnética de los pares de manchas solares dentro de ambos hemisferios se invertía de un ciclo de manchas solares de 11 años al siguiente. Estos patrones se conocieron colectivamente como la ley de polaridad de Hale , o simplemente la ley de Hale . ^{[2] [3]}

La ley de Hale describe la polaridad magnética asociada a las regiones solares activas. El campo magnético de la mayoría de las regiones activas puede ser aproximado por un par de monopolos magnéticos de polaridad opuesta, en cuyo caso la región se denomina región activa bipolar . Estos polos están generalmente orientados de manera que un polo está adelantado con respecto a la dirección de rotación solar y el otro está retrasado. ^[4]

La ley de Hale establece que las regiones activas bipolares tienen las siguientes propiedades dependiendo de si la región está ubicada en el hemisferio solar norte o sur: ^[2]

• En el mismo hemisferio, las regiones tienden a tener la misma polaridad principal.
• En el hemisferio opuesto, las regiones tienden a tener la polaridad principal opuesta.
• Las polaridades principales en ambos hemisferios se invierten de un ciclo de manchas solares al siguiente.

Las regiones activas bipolares que violan la ley de Hale se conocen como regiones anti-Hale . Las estimaciones del porcentaje de regiones activas bipolares que violan la ley de Hale han oscilado entre el 2 y el 9%. ^{[5] [6]} Las regiones activas pequeñas, débiles y efímeras violan la ley de Hale con más frecuencia que el promedio, con un número relativo de alrededor del 40%. En contraste, solo el 4% de las regiones activas de tamaño mediano a grande violan la ley de Hale. ^{[7] [8]} Además, las regiones anti-Hale, y las regiones pequeñas en general, tienden a tener un ángulo de orientación, o inclinación, que no sigue la ley de Joy y se ha descubierto que son más frecuentes durante los mínimos solares. ^{[9] [10] [11] [12]}

Dado que la ley de Hale establece que las polaridades magnéticas principales de cada hemisferio se alternan entre los ciclos de manchas solares, se necesitan dos ciclos completos para que las polaridades principales vuelvan a su patrón original. Esto indica que el ciclo de manchas solares de aproximadamente 11 años es la mitad de un ciclo magnético de 22 años, al que a veces se denomina ciclo de Hale . ^[13]

La ley de Hale tiene implicaciones importantes para el campo magnético interno del Sol y el dinamo que lo impulsa. Es decir, la observación de que las regiones activas en un hemisferio norte-sur dado tienen todas la misma polaridad magnética principal sugiere que su aparición es la manifestación de un campo magnético altamente organizado, alineado de este a oeste, o toroidal , en el interior del Sol. Además, las observaciones de que la polaridad del campo magnético principal se invierte a lo largo del ecuador y se alterna entre ciclos sucesivos de manchas solares sugieren además que dicho campo toroidal también invierte la polaridad a lo largo del ecuador y alterna polaridades entre ciclos. ^{[14] [15] [16] [17]}

La ley de Hale, junto con la ley de Joy para la inclinación de los grupos de manchas solares y la ley de Spörer para la variación de las latitudes de las regiones activas, proporciona fuertes restricciones observacionales para los modelos del dinamo solar. ^[4] Por ejemplo, según el mecanismo de Babcock-Leighton para el dinamo solar, el campo toroidal implícito en la ley de Hale es el resultado de la rotación diferencial solar latitudinal que forma un campo magnético alineado de norte a sur, o poloidal. ^[17]

• Regla de Gnevyshev-Ohl
• Lista de ciclos solares