lunes, 24 de agosto de 2015

Auroras polares

Hace ya algunos meses hablamos sobre un fenómeno atmosférico llamado airglow fácilmente confundible, por lo menos en apariencia, con otro fenómeno que se produce en la alta atmósfera, las auroras polares.
Imagen tomada desde Abisko (Suecia) este mismo año  de una fantástica aurora boreal. Foto cedida por Josep Masalles
Muchos de nosotros siempre hemos oído hablar de las impresionantes auroras boreales  pero sin embargo este término, como seguramente sepáis, solo se refiere a las auroras que se producen en el hemisferio norte. Sin embargo existen también las auroras australes  que se producen en el hemisferio sur, por eso he optado por un término más genérico como auroras polares, aunque menos común en el lenguaje del “día a día” es más correcto ya que la mayoría de la información de esta entrada es aplicable tanto para las auroras boreales como para las australes.

¿Qué son las auroras polares?

Son fenómenos atmosféricos  que se producen entre los 95 y 500 Km  de altura aproximadamente, en la denominada ionosfera (también llamada termosfera).
La atmósfera, aunque tenue a estas alturas, todavía es suficientemente densa como para que los choques entre las partículas del viento solar ocurran de forma significativa.

Se observan como un brillo o luminiscencia en el cielo nocturno. Las auroras polares aparecen en zonas de altas latitudes, en el caso de las auroras boreales, aunque en ocasiones pueden aparecer en latitudes más bajas. Por otro lado también se pueden observar auroras polares, que en este caso se denominan auroras australes, en el hemisferio sur, principalmente en la Antártida aunque también son visibles de vez en cuando en zonas como Tasmania o Nueva Zelanda

¿Cómo se producen?

Para entender cuál es su causa tenemos que viajar 150 000 000 de kilómetros hasta el Sol, una gigantesca esfera de plasma (gas ionizado) compuesta principalmente por hidrógeno y helio.
El Sol está continuamente emitiendo partículas cargadas al espacio denominado viento solar  que se ve amplificado cuando se produce una eyección de masa coronal o CME (Coronal Mass Ejection), esta última se origina  por lo que se denomina reconexión magnética. Como sabemos el Sol tiene un campo magnético, y es la reorganización de las líneas de este campo lo que produce esta reconexión magnética, emitiendo una gran cantidad plasma al espacio. Os dejo con un vídeo en donde lo veréis mucho mejor.

                                                 

Las partículas del viento solar viajan a velocidades comprendidas entre los 300 km/s y los  1.000 km/s, de modo que recorren la distancia Sol- Tierra en aproximadamente dos o tres días. El viento solar es desviado, en su mayoría, hacia el espacio por el campo magnético de la Tierra o magnetosfera pero sin embargo parte de estas partículas cargadas son capaces de entrar e interactuar con la atmósfera.

Curiosidad: el Sol pierde unos 800 Kg por segundo en forma de viento solar.

El viento solar deforma la magnetosfera haciendo que tome una forma parecida a la cola de un cometa o de una gota de agua. Como hemos comentado anteriormente la mayoría de las partículas son rechazadas por la magnetosfera pero algunas de ellas quedan atrapadas en ella, son estas pocas partículas las que chocan con los átomos de oxígeno atómico y nitrógeno molecular que se sitúan en la alta atmósfera haciendo que se exciten y vuelvan nuevamente a su estado fundamental emitiendo esa diferencia de energía en forma de luz.




Los principales componentes de la atmósfera, el nitrógeno y el oxígeno producen toda la variedad de colores de la aurora.

Ahora vamos a centrarnos un poco más en como interactúa el oxígeno y el nitrógeno con el viento solar:
            •   Oxígeno
Las emisiones de los átomos de oxígeno al ser excitados son un poco peculiares.
Por regla general un átomo excitado vuelve a su estado fundamental de inmediato. Sin embargo el oxígeno prefiere tomarse su tiempo, tras ¾ de segundo vuelve a su estado fundamental emitiendo un fotón verde.

Como  vemos en la imagen de al lado el oxígeno tiene 2 emisiones, una verde y otra roja, en esta última tarda casi 2 minutos en emitir un fotón. Si durante este tiempo el átomo choca contra otra partícula perderá energía por colisión y, por tanto, no emitirá luz. Por esta razón esta emisión del oxígeno se produce en altitudes más elevadas, donde el choque con partículas es menos probable.
  •   Nitrógeno
El nitrógeno produce una luz azulada cuando es ionizado, es decir, cuando se le arranca uno de sus electrones. Si es solamente excitado emite una luz  de color rojo-violeta

Dónde y cuándo observar las auroras

Las auroras se producen en  unas zonas denominadas  óvalos aurorales  que se encuentran alrededor de los polos magnéticos norte y sur, estos con los años van cambiando su posición geográfica.
Imagenes tomadas desde SpaceWeatherLive
Óvalo auroreal austral. Nasa
                             

Cuanto más intenso sea el viento solar, mayor serán los óvalos.

Las auroras polares acostumbran al ser  fenómenos  poco luminosos por lo que se pueden observar únicamente por la  noche, sin embargo hay auroras débiles, con un brillo parecido al de la Vía Láctea y auroras muy brillantes que pueden llegar a ser casi tan luminosas como la Luna llena.
En principio las auroras boreales se podrían observar en regiones circumpolares desde  agosto a mayo, en los meses de junio y julio se produce el fenómeno del Sol de medianoche. Por otro lado , en el hemisferio sur se podrían observar auroras australes entre los meses de mayo y agosto

Durante estos periodos existen unos meses en los que las oportunidades de observar las auroras aumentan debido a una mejor disposición del campo magnético terrestre, estos son los meses de septiembre y marzo.

Por último, y para no extender mucho más esta entrada, me gustaría comentaros dos cosas:

  1.  Muchas personas aseguran haber escuchado sonidos (como siseos o chasquidos) provenientes de las auroras. En el siguiente link podéis ver un artículo científico (en inglés) que intenta explicar este hecho, aunque los datos no son concluyentes http://www.acoustics.hut.fi/projects/aurora/BNAM-ukl.pdf .Una posible respuesta a estos sonidos es que el campo electromagnético asociado a las auroras crea una carga electrostática que hace chisporrotear/crujir las ramas de los árboles.                      dllllllllllllllllllllllllllllllllddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddd
  2. Se han observado auroras en otros planetas que tienen campo magnético y atmósfera como Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno aunque también se ha comprobado la existencia de auroras en Marte gracias a la Mars Express.

Aurora de Júpiter observada por el Hubble en el UV.


Me despido con unas fantásticas imágenes y vídeos de este increíble fenómeno .

Finlandia. Todas las imágenes son cortesía del autor.

Impresionante aurora de Alaska. Todas las imágenes son cortesía del autor

Islas Lofoten, Noruega. Todas las imágenes son cortesía del autor

 Josep Masalles nos muestra esta fabulosa aurora tomada con un objetivo ojo de pez de 8 mm. Todas las imágenes son cortesía del autor
Imagen tomada desde la ISS. Nasa

Imagen tomada desde la ISS. Nasa


Sobre el segundo 13 se aprecia la constelación de Orión y al final del vídeo se observa muy bien el fenómeno de airglow. ISS, Nasa

Más información:

  • http://sohowww.nascom.nasa.gov/classroom/sun101.html (un pequeño resumen de nuestro Sol)
  • https://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera (Atmósfera terrestre y de otros planetas)
  • http://astroaula.net/recursos-didacticos/actividades/auroras-boreales/ (Calculo de la altura de formación de auroras)
  • http://www.spaceweatherlive.com/ (un montón de información de interés como la actividad solar en estos momentos, imágenes del Sol, información de la actividad auroral, predicción de auroras, etc)