Casi todas las personas han oído hablar o han visto una aurora boreal en fotos. Algunos otros han tenido la suerte de verlas en persona. Pero muchos desconocen cómo se forman y por qué.
Una aurora boreal comienza con un brillo fluorescente en el horizonte. Luego disminuye y surge un arco iluminado que a veces se cierra en forma de círculo muy brillante. Pero, ¿cómo se forma y con qué está relacionada su actividad?
Formación de las auroras boreales
La formación de las auroras boreales está relacionada con la actividad del sol, la composición y características de la atmósfera terrestre. Para comprender mejor este fenómeno, es interesante leer sobre huracanes espaciales.
Las auroras boreales se pueden observar en una zona circular sobre los polos de la Tierra. Pero, ¿de dónde provienen? Provienen del Sol. Existe un bombardeo de partículas subatómicas del Sol formadas en las tormentas solares. Estas partículas van desde el violeta al rojo. El viento solar va alterando las partículas y cuando se topan con el campo magnético terrestre se desvían y sólo se ve parte de ella en los polos.
Los electrones que conforman las radiaciones solares producen una emisión espectral cuando alcanzan a las moléculas de gas que se encuentran en la magnetósfera, parte de la atmósfera terrestre que protege a la Tierra del viento solar, y provocan una excitación a nivel atómico que da como resultado una luminiscencia. Esa luminiscencia se extiende por todo el cielo, dando lugar a todo un espectáculo de la naturaleza.
Estudios sobre la aurora boreal
Existen estudios que investigan las auroras boreales cuando se produce viento solar. Esto ocurre porque, a pesar de que se sabe que las tormentas solares tienen un periodo aproximado de 11 años, no es posible pronosticar cuándo va a tener lugar una aurora boreal. Para todas las personas que quieren ver la aurora boreal, esto es un fastidio. Viajar hasta los polos no es barato y no poder ver la aurora es algo muy deprimente.
Para entender cómo se forman las auroras boreales, es fundamental conocer los dos elementos clave que intervienen en su creación: el viento solar y la magnetosfera. El viento solar es un flujo de partículas cargadas eléctricamente, principalmente electrones y protones, que se emiten desde la corona solar. Estas partículas viajan a velocidades impresionantes, que pueden alcanzar hasta 1000 km/s, y son transportadas por el viento solar hacia el espacio interplanetario.
La magnetosfera, por su parte, actúa como un escudo que protege a la Tierra de la mayoría de las partículas del viento solar. Sin embargo, en las regiones polares, el campo magnético terrestre es más débil, lo que permite que algunas partículas penetren en la atmósfera. Esta interacción es más intensa durante las tormentas geomagnéticas, cuando el viento solar es más fuerte y puede causar perturbaciones en la magnetosfera.
Interacción de las partículas con la atmósfera terrestre
Cuando las partículas cargadas del viento solar logran penetrar en la atmósfera terrestre, interactúan con los átomos y moléculas presentes en ella, principalmente oxígeno y nitrógeno. Este proceso de interacción es lo que da lugar a las auroras boreales, generando los colores y formas que observamos en el cielo. Las partículas solares transfieren energía a los átomos y moléculas de la atmósfera, excitándolos y llevándolos a un estado de mayor energía.
Una vez que los átomos y moléculas alcanzan este estado excitado, tienden a regresar a su estado fundamental, liberando la energía adicional en forma de luz. Este proceso de emisión de luz es lo que produce los colores característicos de las auroras boreales. La longitud de onda de la luz emitida depende del tipo de átomo o molécula involucrado y del nivel de energía alcanzado durante la interacción.
El oxígeno es responsable de los dos colores primarios de las auroras. El verde/amarillo se produce a una longitud de onda energética de 557,7 nm, mientras que el color más rojo y morado lo produce una longitud menos frecuente en estos fenómenos, a 630,0 nm. En particular, un átomo de oxígeno excitado tarda casi dos minutos en emitir un fotón rojo, y si un átomo choca con otro durante ese tiempo, el proceso puede interrumpirse o terminar. Por eso, cuando vemos auroras rojas, lo más probable es que se encuentren en los niveles más altos de la ionosfera, aproximadamente a 240 kilómetros de altura, donde hay menos átomos de oxígeno que interfieran entre sí.
Colores y gases: oxígeno y nitrógeno
Los colores de las auroras boreales son el resultado de la interacción de las partículas solares con diferentes gases en la atmósfera terrestre. El oxígeno y el nitrógeno son los principales responsables de la variedad de tonos que observamos en el cielo durante una aurora boreal. El oxígeno, cuando es excitado por las partículas solares, puede emitir luz verde o roja, dependiendo de la altitud a la que se produzca la interacción. A altitudes más bajas, alrededor de 100 kilómetros, el oxígeno emite luz verde, mientras que a altitudes más altas, alrededor de 200 kilómetros, emite luz roja.
El nitrógeno, por su parte, contribuye a los tonos azulados y púrpuras de las auroras boreales. Cuando las partículas solares excitan las moléculas de nitrógeno, estas pueden emitir luz azul o púrpura, creando un contraste con los colores producidos por el oxígeno. La combinación de estos colores da lugar a las impresionantes auroras multicolores que iluminan el cielo nocturno en las regiones polares.
Los colores de las auroras boreales
Aunque las auroras boreales son comúnmente asociadas con un brillante color verde, en realidad pueden presentar una variedad de colores. El verde es el más frecuente debido a la excitación de átomos de oxígeno a unos 100 kilómetros de altura. Sin embargo, a diferentes altitudes y con distintos tipos de gases, pueden aparecer otros colores:
- Color verde: producido por la excitación del oxígeno a 100 km de altura.
- Color rojo: generado por el oxígeno en altitudes más altas, alrededor de 200 km.
- Color azul: causado por la interacción de las partículas solares con el nitrógeno.
- Color púrpura: también resultado de la excitación del nitrógeno, que añade un contraste a las luces verdes y rojas.
Auroras en otros planetas
Las auroras no son exclusivas de la Tierra. Gracias a las observaciones realizadas por el Telescopio Espacial Hubble y las sondas espaciales, hemos podido detectar auroras en otros planetas del sistema solar, como Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Aunque el mecanismo básico para la formación de auroras es similar en todos estos planetas, existen diferencias notables en cuanto a su origen y características.
En Saturno, las auroras son similares a las de la Tierra en cuanto a su origen, ya que también resultan de la interacción entre el viento solar y el campo magnético del planeta. Sin embargo, en Júpiter, el proceso difiere por la influencia del plasma producido por la luna Io, que contribuye a la formación de auroras intensas y complejas. Estas diferencias hacen que el estudio de las auroras en otros planetas sea un campo de investigación fascinante, que nos permite entender mejor los procesos físicos que ocurren en el sistema solar.
Las auroras en Urano y Neptuno también presentan rasgos distintivos, debido a la inclinación de sus ejes magnéticos y la composición de sus atmósferas. Estas divergencias en la estructura y dinámica de los campos magnéticos de estos planetas influyen en la forma y el comportamiento de las auroras, ofreciendo una oportunidad para explorar cómo cambian estos fenómenos en distintos entornos planetarios.
Además, se han detectado auroras en algunos de los satélites de Júpiter, como Europa y Ganímedes, lo que sugiere la presencia de procesos magnéticos complejos en estos cuerpos celestes. De hecho, las auroras han sido observadas en Marte por la nave Mars Express, durante unas observaciones realizadas en 2004. Marte carece de un campo magnético análogo al terrestre, pero sí posee campos locales, asociados a su corteza, que son responsables de las auroras en este planeta.
Este fenómeno recientemente también se ha observado en el Sol, se trata de auroras producidas por electrones que se aceleran a través de una mancha solar en la superficie, además existe evidencia de auroras en otras estrellas. Esto resalta la importancia de las auroras más allá de nuestro planeta, ya que brindan información vital sobre los campos magnéticos y las atmósferas de otros cuerpos celestes.
Observación de las auroras boreales
Presenciar las auroras boreales es una experiencia inolvidable, aunque requiere planificación y paciencia. Para mejorar las probabilidades de avistarlas, es esencial elegir la época y ubicación propicias. Entre mediados de agosto y abril, las noches son más largas y oscuras en las zonas polares, incrementando las probabilidades de ver este fenómeno. Para aquellos interesados en el tema, resulta útil revisar información sobre Kiruna, la ciudad de las auroras boreales.
Las regiones más aconsejables para observar auroras boreales incluyen Noruega, Islandia, Finlandia, Suecia, Canadá y Alaska, donde el cielo despejado y las condiciones meteorológicas favorecen el espectáculo. Es recomendable buscar lugares alejados de las ciudades para evitar la contaminación lumínica y disfrutar de una mejor visión.
Además, resulta crucial prepararse para el frío y llevar vestimenta adecuada para las bajas temperaturas. La paciencia juega un papel importante, pues las auroras pueden surgir y disiparse con rapidez. Mantenerse informado de las previsiones de actividad geomagnética y contar con una cámara idónea ayudan a inmortalizar este fenómeno en todo su esplendor.
Sin embargo, el cambio climático también ha comenzado a afectar la visibilidad de las auroras. El aumento de las temperaturas y el deshielo polar pueden repercutir en la densidad y composición de la atmósfera, lo que podría alterar cómo se aprecian las auroras desde la superficie terrestre. Además, la creciente contaminación lumínica en las zonas urbanas dificulta la visualización de este fenómeno natural, haciendo que sea necesario viajar a áreas remotas para disfrutar plenamente de la experiencia.
Las auroras boreales son un recordatorio de la majestuosidad y complejidad de nuestro universo. A medida que avanzamos en el conocimiento de estos fenómenos, se abre un abanico de oportunidades para explorar su fascinante belleza y los procesos físicos detrás de ellos.
