Solar cycle irregularity study

Resumen Técnico: Estudio de la Irregularidad del Ciclo Solar

Autores: William A. Gardner (UC Davis) y Antonio Napolitano (Universidad de Nápoles "Parthenope").
Fecha de versión: 24 de febrero de 2026.

1. El Problema

El estudio aborda la naturaleza de las irregularidades observadas en las series temporales de las manchas solares. Específicamente, se investiga si las desviaciones temporales (retrasos o adelantos de fase) en dos periodicidades solares bien establecidas pero irregulares comparten un patrón común:

• La rotación promedio del plasma superficial, con un periodo aproximado de 27 días.
• La reversión del polo magnético solar, con un periodo aproximado de 11 años (ciclo solar).

La cuestión central es determinar si estas irregularidades son meros artefactos de medición o si reflejan un fenómeno físico subyacente único que afecta simultáneamente a la rotación interna del Sol y a su ciclo magnético.

2. Metodología

Los autores aplican un método de modelado y análisis desarrollado originalmente para señales de comunicación con Doppler variable en el tiempo, detallado previamente en Napolitano & Gardner (2025). El enfoque se basa en los siguientes pasos:

• Modelo de Datos: Se asume que, sin las distorsiones de amplitud y tiempo, la serie temporal de manchas solares contendría la suma de al menos dos ondas sinusoidales periódicas corruptas por fluctuaciones aleatorias.
• Extracción de Componentes:
  1. Se calcula la densidad espectral de potencia para detectar dos ondas sinusoidales pseudo-periódicas salientes.
  2. Se aplica un filtrado paso banda centrado en las frecuencias pico (aprox. 27 días y 11 años).
  3. Se realiza una desmodulación angular de la salida de cada filtro para estimar la función de "estiramiento temporal" (time-warping), que se manifiesta como un retraso o adelanto de fase variable en el tiempo.
• Comparación de Funciones de Retraso: Se comparan las funciones de retraso temporal estimadas para ambos periodos. Si coinciden, esto sugiere una causa única para la distorsión temporal en ambos fenómenos.
• Validación Cruzada: El estudio contrasta sus hallazgos con la hipótesis de forzamiento planetario del dínamo solar propuesta recientemente por Le Mouël et al. (2025), la cual utiliza descomposición en valores singulares (SVD) de matrices de covarianza.

3. Contribuciones Clave

• Identificación de un Patrón Común: Se demuestra que las irregularidades de fase en la rotación de 27 días y en el ciclo magnético de 11 años comparten un ciclo de irregularidad común, a pesar de provenir de fenómenos físicos distintos (plasma superficial vs. reversión magnética).
• Estimación de un Ciclo de 164 Años: Se estima que el periodo de este ciclo de irregularidad compartido es de aproximadamente 164 años.
• Corroboración Independiente: El estudio ofrece una validación independiente (mediante un método de procesamiento de señales diferente) de la hipótesis de que un mecanismo de forzamiento único (atribuido a la configuración orbital planetaria) modula el dínamo solar.
• Análisis de Errores de Medición: Se identifica y explica la mayor "ruido" en los datos de 27 días como un efecto de la desmodulación de fase profunda (cuando la variación de fase supera los 360°), lo que limita la precisión del método actual para periodos cortos.

4. Resultados

• Ciclo de Retraso: El ciclo de irregularidad se describe como un patrón que va desde un retraso cero hasta un retraso máximo, vuelve a cero, pasa a un adelanto máximo y regresa a cero.
• Magnitud de la Variación:
  • Para el ciclo de 11 años: El rango dinámico del retraso es de aproximadamente 1400 días sobre un periodo de 30,000 días (un cambio del 4.6% en el retraso a lo largo de 82 años). La forma se asemeja a una onda sinusoidal distorsionada.
  • Para el ciclo de 27 días: El rango dinámico es de aproximadamente 165 días (0.55%). La señal aparece más ruidosa, lo que los autores atribuyen a errores de medición por la profunda modulación de fase, no necesariamente a una mayor erraticidad física del fenómeno.
• Limitación Temporal: Dado que el registro de datos abarca solo 205 años, el ciclo estimado de 164 años no permite observar una repetición completa del patrón. Por lo tanto, no se puede confirmar si es estrictamente periódico o solo un segmento de una pseudo-periodicidad en curso.
• Relación de Fase: La diferencia en los rangos dinámicos implica que un fenómeno (la reversión de polos) se retrasa respecto al otro durante unos 82 años y luego lo adelanta durante los siguientes 82 años.

5. Significado e Implicaciones

• Conexión Física Unificada: El hallazgo sugiere fuertemente que existe un fenómeno primario único responsable de la irregularidad tanto en la rotación del interior del Sol como en el periodo de reversión de los polos.
• Apoyo al Forzamiento Planetario: Los resultados son consistentes con la teoría de que las variaciones en la configuración orbital de los planetas ejercen un forzamiento sobre el dínamo solar (a través de la conservación del momento angular orbital), modulando la tasa de rotación solar.
• Futuras Direcciones: El artículo propone mejorar la precisión de la estimación del retraso temporal utilizando métodos alternativos basados en proyección a funciones base (Gardner, 2018) y el uso de la covarianza cíclica, lo que permitiría reducir el error de medición y confirmar la periodicidad a largo plazo.

En conclusión, el estudio proporciona evidencia robusta de que las variaciones temporales en dos escalas de tiempo solares muy diferentes no son independientes, sino que están acopladas por un mecanismo externo común, reforzando la hipótesis de la influencia planetaria en la actividad solar.