Bomba térmica solar: por qué el ecuador gira más rápido que los polos ✛

Original: "Solar differential rotation driven by baroclinic forcing"
arXiv:2607.19730v1 · 2026-07-22 · CC BY 4.0 · 3 min
La diferencia en la velocidad de rotación entre el ecuador y los polos del Sol se mantiene por un gradiente global de entropía (desequilibrio térmico), no por convección turbulenta.

27 días en el ecuador, 32 en los polos. Cinco días de diferencia — y al año el ecuador se adelanta casi una semana. Una esfera de gas de 1,4 millones de kilómetros de diámetro gira como una peonza de múltiples capas: cada capa se mueve a su propia velocidad. Esta rotación diferencial (rotación donde el ecuador adelanta a los polos) se atribuyó durante mucho tiempo a la convección turbulenta —flujos burbujeantes de plasma que transportan calor desde el interior hacia el exterior y, de paso, aceleran las capas externas. Pero cuando la heliosismología (sondeo del interior solar con ondas sísmicas) miró en profundidad, resultó que la convección allí es sospechosamente débil. La gigantesca bomba térmica funciona de otro modo.

Ya a mediados del siglo XX, Subrahmanyan Chandrasekhar mostró que si el número de Rayleigh, una medida de la fuerza motriz de la convección, cae por debajo de un umbral crítico, la mezcla se extingue. El interior solar parece vivir al borde de ese umbral. Entonces surge la pregunta: ¿qué hace que el ecuador corra hacia adelante? La respuesta la da el efecto baroclínico (movimiento debido a la inclinación de las superficies de temperatura y presión). Dentro del sol existe un gradiente latitudinal de entropía: en los polos la «carga térmica» es mayor que en el ecuador. Esta diferencia, como una bomba térmica, pone en marcha una circulación a gran escala —un viento térmico (equilibrio entre el gradiente de temperatura y la velocidad de rotación). El plasma fluye a lo largo de los meridianos, transporta momento angular hacia el ecuador y lo acelera, sin necesidad de fuerte turbulencia.

El gradiente de entropía entre polos y ecuador es minúsculo —del orden del 0,01%. Pero es suficiente para hacer que la gigantesca esfera de gas gire como observamos.

Para probar la hipótesis, los astrofísicos realizaron una serie de simulaciones numéricas de una capa esférica en rotación —desde 0,72 hasta 0,96 del radio solar. En los cálculos se tuvieron en cuenta la gravedad y las propiedades reales del plasma como gas ideal. El paso clave fue imponer un perfil de temperatura potencial obtenido de datos heliosísmicos. Así se mantuvo artificialmente en el modelo el gradiente de entropía necesario, como ajustando la configuración de una bomba térmica universal. Los resultados sorprendieron: en todas las variantes, desde débilmente convectivas hasta casi estables, surgió una rotación diferencial con aceleración en el ecuador —exactamente como la solar. Además, cuanto más silenciosa era la convección, más精确amente el modelo reproducía las isolíneas de velocidad reales. Las células meridionales —flujos alargados a lo largo del eje de rotación— bombeaban momento hacia el ecuador, mientras que los esfuerzos de Reynolds (transporte de momento por torbellinos turbulentos) desempeñaban un papel secundario.

Esto cambia la visión de la dinámica estelar. La rotación diferencial del sol podría no ser un efecto secundario del plasma hirviente, sino una manifestación directa del equilibrio térmico global —un viento barotrópico dictado por la distribución de entropía. Si la zona convectiva está realmente cerca de la estabilidad marginal, entonces tanto el viento solar como la evolución estelar deben considerarse a través del prisma de este elegante mecanismo. Además, una «bomba térmica» similar podría hacer girar otras estrellas de tipo solar, lo que significa que la astrosismología con los telescopios Kepler y TESS nos revelará su cocina interna. Cuando el ecuador vuelva a adelantar a los polos por cinco días, sabremos que respira un motor cósmico ajustado únicamente por un gradiente de calor.

La diferencia en la velocidad de rotación entre el ecuador y los polos es de aproximadamente un 0.016% al año — aparentemente insignificante, pero suficiente para que, en varias rotaciones, el ecuador se adelante un día entero.

r \sin\theta \frac{\partial \Omega^2}{\partial z} = \frac{g}{\Theta_0 r} \frac{\partial \Theta}{\partial \theta}
relaciona el gradiente del cuadrado de la velocidad angular a lo largo del eje de rotación con el gradiente latitudinal de la temperatura potencial
Científicos
Ludwig BoltzmannEnrico FermiJoseph von FraunhoferFred Lawrence WhippleGalileo GalileiNicolaus Copernicus
Conceptos
corona solar viento solar seasonal forcing mecanismo de calentamiento coronal núcleo dinamo magnético wind stress calentamiento de marea clima espacial seasonal cycle magnetosfera mancha solar corriente oceánica sol convección energía rotacional monsoon rossby wave tormenta magnética tensión superficial