Electrones y radiación solar… así se forman las auroras boreales

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Un bombardeo de gas y energía explican estos fenómenos maravillosos

Antiguamente se las consideraba presagios de eventos fatídicos, e incluso se les ha asociado con diferentes supersticiones, sin embargo al día de hoy sabemos que no se trata ni de magia, ni de hechos místicos o misteriosos, sino que la formación de las auroras boreales tiene una explicación muy científica. 

En primer lugar, se trata de un fenómeno cuya presencia no está limitada a las regiones del polo norte, ya que también se les puede encontrar en diferentes locaciones del polo sur. A éstas se les conoce como auroras australes. 

Su formación está directamente relacionada con la actividad del sol, así como la composición y las características de la atmósfera terrestre. Y como antes se mencionó, las auroras boreales se pueden observar sobre los polos de la tierra cuando el viento que proviene del sol (en lo que se describe como un bombardeo de partículas subatómicas formadas en las tormentas solares) se topa con el campo magnético terrestre, se desvía, y se concentra en los polos de la tierra. 

Así, cuando los electrones que conforman la radiación solar (o viento solar, un plasma que consiste en electrones, protones y partículas alfa con energías térmicas entre 1,5 y 10 KElectronvoltio (eV)) llegan y producen una especie de emisión espectral, éstas alcanzan las moléculas de gas que se encuentran en la magnetósfera (la parte de la atmósfera terrestre que protege al planeta Tierra de los efectos potencialmente nocivos del viento solar) y provocan una excitación a nivel atómico que da como resultado una luminiscencia que se extiende a lo largo del cielo, dando lugar a las auroras boreales. 

Hay varias formas en las que se manifiestan estos fenómenos: a veces se pueden mostrar como una especie de cortina, un arco, espirales, o iluso como líneas luminosas color verde que cubren el cielo durante la noche, con ciertos toques de rojo o rosa en los extremos, y otra veces, con tonos morados en el interior. En tales casos, los tonos verdes se producen cuando las partículas provenientes del sol se encuentran con moléculas de oxigeno; y en cambio los tonos rojizos se producen al chocar con nitrógeno.

El proceso es similar al que ocurre en los tubos de neón de los anuncios o en los tubos de televisión. En un tubo de neón, el gas se excita por corrientes eléctricas y al perder su energía en forma de luz se forma la típica luz rosa que todos conocemos. En una pantalla de televisión un haz de electrones controlado por campos eléctricos y magnéticos incide sobre la misma, haciéndola brillar en diferentes colores dependiendo del revestimiento químico de los productos fosforescentes contenidos en el interior de la pantalla.

Las auroras boreales suelen producirse a tan solo 100 kilómetros del suelo, y es posible visualizarlas desde varias regiones, como Noruega, Islandia, Canadá o Alaska, durante los meses de septiembre y marzo; o en el hemisferio sur. 

Estos fenómenos celestes tienen formas, estructuras y colores muy diversos que además cambian rápidamente con el tiempo. Durante una noche, la aurora puede comenzar como un arco aislado muy alargado que se va extendiendo en el horizonte, generalmente en dirección este-oeste. Cerca de la medianoche el arco puede comenzar a incrementar su brillo, pueden formarse ondas o rizos a lo largo del arco y también estructuras verticales que se parecen a rayos de luz muy alargados y delgados. De repente la totalidad del cielo puede llenarse de bandas, espirales, y rayos de luz que tiemblan y se mueven rápidamente por el horizonte. Su actividad puede durar desde unos pocos minutos hasta horas. 

A finales de 2018, un grupo de fotógrafos amateurs, durante la recopilación de fotografías para el libro Revontulibongarin opas (trabajo realizado en colaboración con la profesora Palmroth, de Física Espacial Computacional en la Universidad de Helsinki, Finlandia) identificaron un tipo de aurora boreal que no encajaba en ninguna de las clasificaciones hasta hoy establecidas. 

Lo anterior sucedió por pura coincidencia, y tan solo pocos días después de la publicación de dicho trabajo. 

Los aficionados observaron esta forma inusual e inmediatamente informaron a Palmroth, acerca de lo que aparecía ser un patrón de olas teñidas de verde parecidas a dunas en la arena.

A partir de ese momento se iniciaron las investigaciones respecto al nuevo fenómeno, en el que las observaciones de los aficionados y la exploración científica se unieron para buscar una explicación a las novedosas olas celestes. 

En este sentido, los investigadores desarrollaron un método de triangulación para analizar las fotografías. A partir de las cuales concluyeron que se trataba de un campo de ondas monocromáticas con una longitud de onda de aproximadamente 45 kilómetros dentro de una capa delgada de la atmósfera a una altitud relativamente baja de 100 kilómetros, en las partes superiores de la mesosfera.

Los datos recopilados sugieren que las dunas manifiestan ondas de la atmósfera, posiblemente perforaciones en la mesosfera, que rara vez se detectan y que no se han observado previamente a través de auroras difusas, tanto en color norte como en el sur.

Este nuevo hallazgo representa una nueva oportunidad para investigar el acoplamiento de la atmósfera inferior y media a la termosfera y a la ionosfera.

Fuentes:

Citizen Scientists Discover a New Auroral Form: Dunes Provide Insight Into the Upper Atmosphere

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