Auroras polares
Durante los próximos días, nos proponemos añadir varias entradas describiendo la fenomenología asociada a las auroras polares. Empezaremos con una descripción de lo qué es una aurora.
Una aurora boreal (del latín "borealis", norte) o austral (de "australis", sur), es un fenómeno natural que ocurre muy a menudo cerca de las regiones polares de la Tierra y que consiste en estructuras con forma de nubes, cortinas o rayos de luz, verdes, amarillas, rojas y azules de formas muy diversas que parece que danzan en el cielo nocturno.
Una aurora vista desde el espacio. La fotografía está tomada desde la Estación Espacial Internacional o ISS. Crédito NASA.
Las auroras aparecen en dos óvalos centrados encima de los polos magnéticos de la Tierra, que no coinciden con los polos geográficos: la posición actual aproximada del Polo Norte magnético es 82.7º N 114.4º O.
Otra imágen tomada desde el espacio, en la cual se observa el polo Norte y el óvalo auroral. Además, se ve claramente que el centro de esta estructura no coincide con el polo geográfico, si no que está practicamente sobre el magnético (crédito NASA).
Las auroras ocurren cuando partículas cargadas (protones y electrones) procedentes del Sol, son guiadas por el campo magnético de la Tierra e inciden en la atmósfera cerca de los polos. Cuando esas partículas chocan con los átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno, que constituyen los componentes más abundantes del aire, parte de la energía de la colisión "excita" esos átomos a niveles de energía tales que cuando se desexcitan devuelven esa energía en forma de luz visible.
Diagrama que muestra la localización, en el Hemisferio Norte, de los polos magnético y geográfico (crédito Geological Survey of Canada). El polo magnético presenta una deriva con el tiempo, y se desplaza hacia el noroeste (más de 10 grados en los últimos 100 años).
¿Cuál es la causa de las auroras?
El Sol, situado a 150 millones de kilómetros de la Tierra, está emitiendo continuamente partículas cargadas: protones, con carga positiva, y electrones, con carga negativa. Ese flujo de partículas constituye lo que los astrofísicos llamamos el "viento solar".
El Sol visto por SOHO, un satélite de rayos X (crédito NASA /ESA).
El Sol, aparentemente "aburrido" cuando se le ve en fotografías tomadas en luz blanca, es muy diferente cuando se analiza en otros rangos de longitudes de onda). La superficie del Sol, llamada fotosfera, se encuentra a unos 6000 grados centígrados de temperatura, sin embargo, cuando se asciende en la atmósfera del Sol hacia capas superiores la temperatura aumenta en vez de disminuir, tal y como la intuición nos sugeriría. La temperatura de la corona solar, la zona más externa que se puede apreciar a simple vista sólo durante los eclipses totales de Sol, alcanza temperaturas de hasta 3 millones de grados. El causante de ese calentamiento es el campo magnético del Sol, que forma estructuras espectaculares como se ve en las imágenes en rayos X. Al ser la presión en la superficie del Sol mayor que en el espacio vacío, las partículas cargadas que se encuentran en la atmósfera del Sol tienden a escapar y son aceleradas y canalizadas por el campo magnético del Sol, alcanzando la órbita de la Tierra y más allá. Existen fenómenos muy energéticos, como las fulguraciones o las eyecciones de masa coronal que incrementan la intensidad del viento solar.
Diagrama, no a escala, que muestra la interacción entre el viento solar y la magnetosfera terrestre (crédito NASA/JPL).
Las partículas del viento solar viajan a velocidades desde 300 a 1000 kilómetros por segundo, de modo que recorren la distancia Sol-Tierra en aproximadamente dos días. En las proximidades de la Tierra, el viento solar es deflectado por el campo magnético de la Tierra o magnetosfera. Las partículas fluyen en la magnetosfera de la misma forma que lo hace un río alrededor de una piedra o de un pilar de un puente. El viento solar también empuja a la magnetosfera y la deforma de modo que en lugar de un haz uniforme de líneas de campo magnético como las que mostraría un imán imaginario colocado en dirección norte-sur en el interior de la Tierra, lo que se tiene es una estructura alargada con forma de cometa con una larga cola en la dirección opuesta al Sol.
Las partículas cargadas tienen la propiedad de quedar atrapadas y viajar a lo largo de las lineas de campo magnético, de modo que seguirán la trayectoria que le marquen éstas, de la misma forma que las cuentas de un collar quedan enhebradas en el hilo.
Las partículas atrapadas en la magnetosfera colisionan con los átomos y moléculas de la atmósfera de la Tierra, típicamente oxígeno (O), nitrógeno (N) atómicos y nitrógeno molecular (N2) que se encuentran en su nivel más bajo de energía, denominado nivel fundamental. El aporte de energía proporcionado por las partículas perturba a esos átomos y moléculas, llevándolos a estados excitados de energía. Al cabo de un tiempo muy pequeño, del orden de las millonésimas de segundo o incluso menor, los átomos y moléculas vuelven al nivel fundamental, y devuelven la energía en forma de luz. Esa luz es la que vemos desde el suelo y denominamos "aurora".
Las auroras ocurren típicamente entre los 95 y los 1000 kilómetros de altura. Las auroras se mantienen por encima de los 95 km porque a esa altitud la atmósfera es tan densa y los choques con las partículas cargadas ocurren tan frecuentemente que los átomos y moléculas están prácticamente en reposo. Por otro lado, las auroras no pueden estar más arriba de los 500- 1000 km porque a esa altura la atmósfera es demasiado tenue -poco densa- para que las pocas colisiones que ocurren tengan un efecto significativo.
Comentarios:
Artículos relacionados
Mimar el medio ambiente
Las pilas ¿amigas o enemigas?
Calentamiento global
Biocombustible de Coco
Un continente de basura en el Pacifico
Bolsa de plástico
Contaminación visual
A salvar los Glaciares
Tiempo de degradacion de algunos materiales
Parques solares Badajoz
Escrito por futuro astronomo
Fecha: 2010-02-25 19:45:25
está muy bien la información y muy interesantes los datos como la velocidad de los vientos solares o la altura a la que se producen las auroras. sigue publicando sobre el universo porque es muy bonito saber sobre nuestro alrededor Un saludo