El Observatorio Solar de Kodaikanal registra el Sol desde 1904, y en enero de 1909 sus espectros revelaron el efecto Evershed

El Observatorio Solar de Kodaikanal está a 2.343 metros de altitud en las colinas Palani de Tamil Nadu, y el Instituto Indio de Astrofísica (IIA), que lo gestiona, dice que sus imágenes del Sol en luz blanca se toman con un telescopio de 6 pulgadas desde 1904. El instituto describe el resultado como una de las series continuas de datos solares más largas. En enero de 1909 un espectrógrafo del mismo lugar registró gas de una mancha solar moviéndose hacia fuera por el anillo exterior de la mancha, un movimiento que John Evershed escribió que, hasta donde él sabía, no se había observado antes. Se llama efecto Evershed.

El observatorio se fundó el 1 de abril de 1899, y en 2025 India Post puso su edificio principal de dos cúpulas en un sello conmemorativo.

Un comité, una colina y un traslado desde Madrás

La idea vino de Madrás (hoy Chennai). La página de historia del IIA dice que el astrónomo del gobierno allí, Norman Pogson, propuso en 1882 que la fotografía y la espectroscopia del Sol y de las estrellas necesitaban un telescopio de 20 pulgadas en una estación de montaña del sur de la India. Pogson murió en 1891 y Charles Michie Smith se hizo cargo del Observatorio de Madrás.

En 1893 un comité de alto nivel presidido por Lord Kelvin recomendó un observatorio solar en Kodaikanal, elegido por su emplazamiento meridional, sin polvo y de gran altitud, según la misma página. El equipo y el personal empezaron a trasladarse desde Madrás en 1895, y el observatorio se fundó el 1 de abril de 1899. Las observaciones solares regulares comenzaron a principios del siglo XX.

Los instrumentos que iniciaron el registro

La larga serie descansa en dos instrumentos. La página de instrumentos del IIA dice que un pequeño refractor se subió desde Madrás en 1898 para la observación visual del Sol, y que la fotografía directa del Sol comenzó en agosto de 1903. Más tarde se equipó el telescopio con una lente de 6 pulgadas, y la nueva versión de 6 pulgadas empezó a funcionar el 31 de julio de 1912. La misma página dice que el obturador que expone cada imagen durante aproximadamente una milésima de segundo sigue funcionando con el mismo principio para las fotografías diarias.

Deccan Herald, al informar de la emisión del sello, da una historia distinta para el telescopio de 6 pulgadas: instalado en Madrás en 1850, remodelado en 1898 y montado en Kodaikanal en 1900. Los dos relatos coinciden en que el instrumento vino de Madrás.

El segundo instrumento es un espectroheliógrafo, que construye una imagen del Sol en un solo color estrecho de luz. La página de historia del IIA dice que se encargó a la Cambridge Scientific Instrument Company en 1902 y llegó en 1904, construido según un diseño de George Ellery Hale, que inventó este tipo de aparato. Ajustado a la línea Ca II K (la línea de absorción violeta del calcio ionizado, a 393,37 nanómetros), muestra las zonas brillantes llamadas plages que marcan la actividad magnética. Con una disposición distinta, el mismo instrumento fotografió el Sol en la línea roja del hidrógeno alfa, a 656,3 nanómetros. El IIA dice que sus datos van de 1904 a 2007.

La página de datos del IIA enumera los años de inicio de las tres series digitalizadas: luz blanca desde 1904, Ca II K desde 1907 e hidrógeno alfa desde 1912. La página de historia añade que se registraron casi 60.000 protuberancias, los arcos luminosos de gas en el borde del Sol, entre 1904 y 1914.

7 de enero de 1909: la placa que mostró líneas curvadas

John Evershed llegó a Kodaikanal como ayudante del director. Su obituario de la Royal Astronomical Society, escrito por F. J. M. Stratton, dice que fue nombrado en 1906 por iniciativa de Gilbert Walker, entonces director de Observatorios de la India. D. C. V. Mallik, del IIA, escribiendo en la revista Resonance, da 1907 como el año en que llegó a Kodaikanal y 1911 como el año en que fue director.

El artículo de Evershed, «Radial Movement in Sun-spots», apareció en los Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en 1909, fechado en Kodaikanal el 6 de febrero. Usó una red de difracción plana de Rowland, una placa de vidrio rayada que extiende la luz solar en un espectro, en sus órdenes cuarto y quinto. Las líneas oscuras de un espectro se llaman líneas de Fraunhofer, y un gas que se mueve hacia el observador o se aleja de él las desplaza ligeramente en longitud de onda.

Donde la rendija del espectrógrafo cruzaba una mancha solar, las líneas aparecían ligeramente curvadas en comparación con las de la superficie solar vecina. Evershed escribió que la primera placa que mostraba esto con claridad se expuso el 7 de enero de 1909. En ella, las líneas a cada lado de la penumbra de la mancha (el anillo más claro y fibroso alrededor del núcleo oscuro) estaban desplazadas 0,027 ángstrom, una unidad de una diezmilmillonésima de metro. Evershed lo convirtió en gas que se alejaba a 0,85 kilómetros por segundo por un lado y se acercaba a la misma velocidad por el otro.

De 150 espectros a un flujo radial

La primera lectura de Evershed fue que el gas de la penumbra rotaba en bloque alrededor del centro de la mancha. Luego lo puso a prueba. En el artículo informa de unos 150 espectros tomados desde el 7 de enero, que abarcan siete manchas del hemisferio solar norte y cuatro del sur. Los desplazamientos desaparecían cuando una mancha estaba a menos de 10 grados del centro del disco solar y eran más intensos entre 30 y 50 grados del meridiano central. No aparecía ningún desplazamiento cuando la rendija cortaba la mancha en ángulo recto con la línea hacia el centro del disco.

Esos resultados encajaban con un flujo que se mueve hacia fuera desde el centro de la mancha y paralelo a la superficie solar, y descartaban un vórtice. Evershed usó además el giro de la imagen solar en el heliostato (el espejo que sigue al Sol) a lo largo del día para hallar la línea en la que desaparece el desplazamiento. Su tabla de siete determinaciones da un promedio de 90 grados respecto de la dirección del centro del disco, como exige un flujo hacia fuera.

Su mayor desplazamiento medido fue de 0,040 ángstrom para una mancha a 40 grados al oeste del meridiano central, que convirtió en un movimiento de 1,9 kilómetros por segundo a lo largo de la superficie del Sol en el borde exterior de la penumbra, a unos 32.000 kilómetros del centro de la mancha. Señaló un conflicto con el descubrimiento de George Ellery Hale del efecto Zeeman (el desdoblamiento de las líneas espectrales por un campo magnético) en las manchas solares, que parecía exigir un movimiento circular. Enumeró también una dificultad sin explicar: el flujo parecía acelerar hacia fuera y luego detenerse bruscamente en el borde de la penumbra.

El obituario de Stratton añade que Evershed fue elegido miembro de la Royal Society en 1915 y recibió la Medalla de Oro de la Royal Astronomical Society en 1918, en gran parte por este trabajo. Describe además el movimiento como acelerado hacia fuera en la capa de inversión, donde se forman las líneas oscuras, y hacia dentro en la cromosfera superior.

Cómo se ve hoy el efecto Evershed

Mallik lo llama la primera observación lograda de campos de velocidad de un proceso magnetohidrodinámico complejo, es decir, del comportamiento de un gas conductor de electricidad atravesado por campos magnéticos. La página del museo del IIA va más lejos y lo llama la primera observación astrofísica de una interacción entre plasma y campo magnético, una descripción que es del propio instituto.

Un resumen de 2009 de K. Ichimoto y el equipo del Solar Optical Telescope del satélite japonés Hinode dice que el telescopio resolvió el flujo en canales estrechos con campos magnéticos casi horizontales. Informa de una velocidad de flujo cercana a la velocidad del sonido en la superficie del Sol, con gas caliente ascendiendo en el extremo interior de cada canal y descendiendo en el exterior. El mismo artículo dice que seguía sin haber consenso sobre el origen físico de la estructura fina de la penumbra.

Un siglo de placas, escaneadas

Las placas y las películas son la otra mitad del registro. El IIA dice que las fotografías históricas se han digitalizado y están disponibles a través de un portal público construido en el Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica (IUCAA). El comunicado de prensa del instituto del 2 de abril de 2024 cifra el repositorio en 1,2 lakh (120.000) imágenes solares digitalizadas.

Las placas de Ca II K se han escaneado más de una vez. Chatzistergos y sus colegas describen tres digitalizaciones, de las cuales solo las dos últimas cubrieron todo el disco solar. Una anterior, de Makarov y sus colegas en 2004, abarcó 22.158 fotografías de 1907 a 1999 como imágenes de 8 bits. La posterior, de Priyal y sus colegas en 2014, abarcó 48.928 fotografías de 1904 a 2007 como imágenes de 16 bits, tomadas con una cámara de 4096 por 4096 píxeles. Ese año de inicio es tres años anterior al 1907 de la página de datos del IIA, y las fuentes no explican la diferencia. El equipo de Priyal dice que el escaneo se hizo en una sala con temperatura y humedad controladas. El artículo de 2019 concluye que los escaneos de 16 bits mejoran a los anteriores.

Distintos grupos que analizan los nuevos escaneos han llegado a resultados que difieren entre sí, y Chatzistergos y sus colegas encontraron errores de tiempo en las horas de observación en ambas digitalizaciones. Algunos de los problemas aparecen en las dos digitalizaciones, lo que los autores interpretan como señal de que provienen de las propias placas. Un destacado de investigación del IIA de 2025 describe un reprocesamiento de imágenes de Ca II K de 1907 a 1996, que cubre los ciclos solares 14 a 22, en el que los periodos de tipo Rieger, oscilaciones cortas y repetidas del área de plages y de la red, fueron significativos en todos los ciclos y en ambos hemisferios.

El observatorio también guardó cartas dibujadas a mano. Un artículo de 2020 de B. Ravindra y sus colegas dice que las observaciones de manchas solares comenzaron en 1905 y que el observatorio conserva 111 años de dibujos a lo largo de diez ciclos solares, encuadernados en volúmenes de seis meses cada uno. Sus recuentos son aproximadamente un 40 por ciento inferiores a los del Real Observatorio de Greenwich, así que normalizaron los números de Kodaikanal a la serie de Greenwich.

Qué hace hoy el observatorio

El registro continúa con instrumentos más nuevos. El IIA enumera un telescopio de hidrógeno alfa instalado en octubre de 2014, un Telescopio Gemelo que obtuvo imágenes del Sol en Ca II K y en luz blanca de febrero de 2008 a 2012, y el telescopio WARM, que hace imágenes del disco completo desde enero de 2016 y lleva un filtro de Ca II K desde febrero de 2017. Un telescopio solar de túnel, con un túnel subterráneo de 60 metros, sirve para la espectroscopia.

El trabajo de radio comenzó con un interferómetro de 100 MHz en 1952, que el IIA llama la primera observación de radio solar en la India. En 1955 se instaló una ionosonda, que sondea la atmósfera superior con pulsos de radio. M. K. Vainu Bappu fue director desde 1960, y la página de historia del IIA dice que cuando fundó el IIA en Bangalore en 1977, la mayoría de los astrónomos de Kodaikanal se trasladó allí.

El registro terrestre tiene ahora un compañero espacial en el Aditya-L1 de la ISRO, y el IIA gestiona también los observatorios de gran altitud de Hanle en Ladakh.

Para visitarlo

Las páginas del IIA, consultadas el 28 de octubre de 2026, sitúan el observatorio a 4 km de la localidad de Kodaikanal. El aeropuerto más cercano es el de Madurai, a 130 km, y la estación de ferrocarril más cercana es Kodaikanal Road, a 80 km. La página del museo dice que el museo de astronomía, a 400 metros de la puerta principal, abre a diario, incluidos los festivos oficiales, de 9:30 a 12:00 y de 14:00 a 16:30, con una observación nocturna del cielo de 18:30 a 19:30. La página de visitas, actualizada por última vez en noviembre de 2024, pide a los grupos que envíen un formulario con al menos 15 días de antelación, da de 9:00 a 13:00 como horario de domingo y permite hasta 90 minutos en el campus. Las dos páginas dan horarios distintos, así que conviene consultar al observatorio antes de viajar.

El sello, emitido el 16 de mayo de 2025 en el IIA de Bengaluru, lleva también una imagen solar tomada en Kodaikanal el 6 de mayo de 2024.