I Congreso Nacional de Aficionados a la Astronomía
Vicuña (Chile), 11-14 Noviembre 1998
Roger Leiton (Editor)
AURORAS POLARES*
Violeta Torres Sepúlveda.
RASTRO, Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Concepción (CHILE) – rastro@udec.cl
Resumen
Las auroras polares son manchas y columnas luminosas rápidamente cambiantes y de varias tonalidades producidas cuando partículas energéticas del viento solar cargadas eléctricamente quedan atrapadas por el campo magnético de un planeta y chocan con los gases atmosféricos cerca de los polos magnéticos del planeta.
1. Introducción
"Las auroras polares son un espectáculo de incomparable belleza que no cesa de deslumbrar a quien tiene el privilegio de contemplarlas".
A objeto de conocer el origen y características de este espectáculo hemos investigado y resumido a través de este estudio algunos elementos que permiten sentar las bases para el desarrollo de este tema con mayor profundidad. Para ello partiremos analizando el entorno en que está inserto este tema.
Como es sabido la luz proveniente del Sol es blanca, pero en realidad, está formada por distintos colores. El espectro de colores que componen la luz del Sol se puede ver, por ejemplo, cuando las gotas de lluvia descomponen la luz solar y se forma un arco iris. Sin embargo, cuando se observa con detalle el espectro de la luz solar, con un instrumento adecuado, se nota la presencia de una gran cantidad de rayas estrechas Y oscuras, que indican que en el espectro de la luz solar no hay luz de determinadas longitudes de onda.
La luz visible es solo una forma posible (le la radiación electromagnética. La luz con una longitud de onda más corta que la violeta . no visible mediante nuestros ojos, se llama ultravioleta. Por el otro extremo del espectro de la luz visible, la luz con una longitud de onda más larga que la luz visible reja recibe el nombre de infrarroja, la cual percibimos en forma de calor.
El Sol, aunque produce la mayor parte de su energía en forma de luz visible, emite radiación electromagnética de todas las longitudes de onda. Además se sabe, que la energía proveniente del Sol consiste en un flujo continuo de partículas, cargadas con electricidad positiva (los protones) y las otras con electricidad negativa(los electrones). Ese viento que se aleja del Sol fluye a una velocidad de mil kilómetros por segundo, no es constante en su intensidad, ya que fluctúa de acuerdo con las oscilaciones de actividad en nuestra estrella madre. Se ha comprobado que, aproximadamente cada once años, el Sol intensifica sus emisiones produciendo auténticas tormentas magnéticas.
Al llegar a las altas capas de la atmósfera terrestre, esas partículas solares se comportan como limaduras de hierro conducidas por las líneas de fuerza de un gigantesco imán: la magnetósfera (la esfera magnética de la Tierra) las acelera transportándolas hacia los polos magnéticos del planeta. Al recorrer estas líneas de fuerza y, sobre todo, al bajar hacia los polos, las partículas entran en colisión con los elementos que conforman el aire: nitrógeno y oxígeno, que se presentan tanto en estado molecular (estable) como atómico, es decir, en forma de iones cargados eléctricamente y listos para entrar en combinación con otros átomos. Parte de la energía cinética de las partículas provenientes del Sol es transferida a estos corpúsculos de la atmósfera que, excitados, originan los curiosos fenómenos visibles.
2. ¿Qué Son Las Auroras Polares?
Uno de los espectáculos más fascinantes que se pueden ver en el cielo nocturno, en las regiones de latitud alta son las Auroras Polares. Esto es un despliegue de formas y colores que llena los cielos de las regiones circumpolares.
Las Aurora Polar, es simplemente el resultado del choque producido por los iones provenientes del Sol al tomar contacto con el escudo magnético de nuestro planeta. Es la Aurora Boreal un fenómeno gracias al cual la Tierra no está expuesta a la furia de los vientos solares, cuyas partículas cancerígenas pueden resultar fatales para toda célula viviente.
3. Antecedentes Históricos
Recién en este siglo se ha podido dar una explicación al fenómeno, de las Auroras Polares, el cual antiguamente variaba en sus conceptos ya que existían diferentes creencias de mitos o teorías al respecto. Sin embargo, no siempre se supo todo esto. En las regiones australes del planeta, tradicionalmente deshabita (las, las auroras desplegaron su belleza durante milenios. sólo frente de ballenas y pingüinos. En las zonas boreales, en cambio, estos extraños fenómenos de la alta atmósfera formaron parte, desde siempre, de las más antiguas tradiciones de los pueblos circumpolares.
Los indios canadienses sostenían por ejemplo que Nanabuzu, después de crear al mundo y al hombre, abandonó las tierras habitadas para refugiarse en las soledades del polo norte. Pero antes de dejar a sus hijos les hizo un regalo: esos grandes fuegos que llenaron el cielo boreal, y que fueron desde entonces la garantía de que el amor de Nanabuzu acompañaría siempre a los hombres con su calor. Para las tribus de los bosques y las estepas canadienses, las boreales fueron así un símbolo del amor de su creador, la luz buena encendida en los cielos como garantía de que el fuego (fuente de calor y alimento) jamás se extinguiría en sus hogares.
Los esquimales que habitaban más ti norte todavía, pensaban en cambio que esas extrañas luces no eran sino las formidables antorchas con que los dioses guiaban las almas de los muertos hacia el paraíso. E1 espectáculo de una aurora, para un esquimal. resultaba entonces claro indicio de que un hermano muerto se encontraba en camino de alcanzar la felicidad eterna.
El explorador y naturista noruego Fridtjof Nansen, que en los últimos años del pasado cruzó Groenlandia intentando alcanzar el Polo con trineos de perros, no se cansaba de alabarlas. "Hoy las luces del Norte desplegaron todos los colores del arco iris; nunca vi combinaciones tan hermosas e imponentes. Predominó primero el amarillo; después el verde; finalmente un intenso rojo rubí. Entonces apareció sobre el horizonte una serpiente de fuego. Y ella se bifurcó, y la parte roja apareció punteada de amarillo, y la otra tomó un color naranja intenso. Variando en intensidad oleadas de otros colores recorrían la serpiente de dos cuerpos. Hasta que, de pronto, todo se apagó".
4. Explicación Científica
En el siglo IV de nuestra era, un periodo de extraordinaria actividad solar, con la consiguiente multiplicación de auroras, que pudieron ser vistas con frecuencia hasta el Mediterráneo, coincidió con la presenciar de los más lúcidos pensadores que conoció Europa. Aristóteles, el filósofo griego pudo apreciar directamente los curiosos espectáculos y fue el primero en intentar dar una explicación a éstos fenómenos, describiéndolos como "los abismos y, las grietas, de inesperados colores, que existen en el cielo".
Fue en tiempos del Renacimiento, cuando Galileo Galilei usó la expresión latina aurora borealis, con que desde entonces se designa a estos despliegues de luz y de color en el hemisferio norte. Pero no fue hasta el siglo XVIII (siglo de las luces) que algunos científicos escandinavos sugirieron la relación entre éstos, al científico noruego Carl Fredrik Stormer (1910), quien se propuso ubicar con precisión la región de la atmósfera en que éstos fenómenos se producen.
Carl Fredrick utilizando dos cámaras fotográficas instaladas en lugares cuya distancia entre ellos estaba claramente determinada, recurrió al conocido método de la triangulación; estableció así que la mayoría de las auroras se forman por encima de los 100 kilómetros de altura sobre el nivel del mar, donde el aire es un millón de veces más tenue que el que nosotros respiramos. Es decir, las vastas cortinas de luz se originan exactamente en los límites de la atmósfera terrestre, la región en que los vientos solares entran en contacto con el gigantesco electroimán que es nuestro planeta.
La Aurora consiste en manchas y columnas luminosas rápidamente cambiantes, de varias tonalidades. Los fenómenos de aurora extensos están acompañados por perturbaciones en el magnetismo terrestre e indiferencias con las transmisiones de radio, teléfono y telégrafos. Los periodos de máxima y mínima intensidad de las auroras coinciden casi exactamente con los del ciclo de manchas solares, que dura 11 años.
Los estudios realizados durante el Año Internacional Geofísico (1957-1958) indican que el brillo auroral se desencadena cuando el viento solar, que recorre todo el Sistema Solar, se ve reforzado por partículas subatómicas de alta energía procedentes de las manchas solares. Los electrones y protones penetran en la Magnetósfera terrestre y entran en la zona inferior de los cinturones de radiación de Van Allen, sobrecargándolos. Los electrones y protones sobrantes se descargan a la atmósfera en zonas centradas en los polos magnéticos norte y sur, que se extienden unos 20º de latitud. Estas partículas colisionan con las moléculas de gas de la atmósfera, excitándoles y produciendo luminiscencia, es decir, emisión de luz visible.
5. Características De La Aurora Boreal
La aurora adopta una inmensa variedad de formas, entre
ellas se encuentran :
aparecer en cualquier parte del cielo
6. Explicación De Los Colores De La
Aurora Boreal
Los átomos de oxígeno Y de nitrógeno, al recibir el impacto de las partículas provenientes del Sol, reciben una apreciable carga de energía adicional. Esa energía es posteriormente liberada en forma de fotones (luz) . Y la longitud de onda de esa luz depende tanto del tipo de átomos terrestres que intervienen en el choque como de la velocidad que traían los corpúsculos solares.
Cuando el viento solar es relativamente lento, los corpúsculos que penetran en la atmósfera se quedan apenas en las capas superiores. En este caso, si la colisión se produce fundamentalmente con átomos de oxígeno a 400 km. de altura o más, la aurora resultante será rojiza. Las partículas solares más rápidas, en cambio, penetran más hondo en nuestra atmósfera. Si el choque se produce sobre todo con oxígeno molecular y a unos 150 km. sobre el nivel del mar, las formaciones visibles aparecerán de color verde amarillento.
Por último las partículas más veloces, las que penetran hasta los 90 km. por encima de nuestras cabezas, producen brillantes auroras de colores rojo y azul cuando chocan fundamentalmente con moléculas de nitrógeno.
En la formación y las características de las auroras polares interviene también la alternancia de los días y las noches. Al entrar en las siempre crepusculares regiones de los polos, las cargas solares positivas se orientan hacia la zona de la luz, mientras que los electrones se dirigen hacia la noche. Esto parece relacionarse con el hecho de que la presión del viento solar comprime el campo magnético terrestre en la cara del planeta que enfrenta el Sol, e inversamente lo extiende hacia el lado nocturno de la Tierra.
Vistas desde un satélite. las auroras se observan como óvalos que rodean tanto el polo geográfico como el magnético.
7. Visualización De Las Auroras
Boreales
En el hemisferio norte, la zona de mayor frecuencia abarca una franja que se extiende entre los 60 y 80 grados de latitud: la bahía de Hudson en el Canadá, Oslo en Noruega, Helsinki y San Petersburgo en Rusia son algunos de los lugares donde mejor se les puede observar. Más al norte los espectáculos son más raros, y resultan sumamente escasos en el mismo polo. Tromso en el norte de Noruega, junto con el norte de Alaska y de Rusia, está entre las regiones con mayor frecuencia de auroras: en los mencionados puntos es posible observarlas casi diariamente. En el centro de Europa es posible contemplarlas, aunque sólo unas cinco veces en el año como promedio.
En la cuenca del Mediterráneo hay posibilidades de encontrarse con una aurora, según demuestran las estadísticas, una vez cada 10 años.
También se han observado auroras en las atmósferas de otros planetas, en particular de Júpiter, sin embargo no se saben exactamente las causas de su formación, pero sí que se producen a escalas infinitamente mayores que las auroras terrestres y que su presencia coincide con la llegada cíclica de partículas de la atmósfera solar eyectadas a través del espacio planetario.
... "Pero las auroras no cesan de iluminar los cielos polares, para protección de nuestro planeta y deleite de nuestros ojos"...
8. Conclusión
Las auroras polares, además de ser un gran espectáculo de belleza incomparable, visible en las regiones polares, es también la evidencia del campo magnético terrestre (magnetósfera) que nos protege de los vientos solares, cuyas partículas cancerígenas pueden resultar fatales para toda célula viviente.
El viento solar es el flujo constante de material arrojado desde la corona del astro, y recorre todo el sistema planetario.
Las partículas provenientes del Sol chocan con los átomos de oxigeno y de nitrógeno de la atmósfera terrestre, dotándolos de una notable carga de energía adicional. Esa energía es posteriormente liberada en forma de fotones. Los diferentes colores se obtienen de choques a diferentes alturas y diferentes velocidades.
Semejante espectáculo es una pena que solo se de en las regiones polares.