Museo Antártico Ushuaia Dr. José María Sobral

Colección

Aurora Austral

¿Qué es una aurora polar?

Se produce cuando una eyección de masa solar choca con los polos norte y sur de la magnetosfera terrestre, produciendo una luz difusa pero predominante proyectada en la atmósfera terrestre.
Las auroras aparecen en dos óvalos centrados encima de los polos magnéticos de la Tierra, que no coinciden con los polos geográficos.
Ocurre 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 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 “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 el denominado viento solar. 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.
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 desviado 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 prioridad de quedar atrapadas y viajar a lo largo de las líneas de campo magnético, de modo que seguirán la trayectoria que le marquen éstas.
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 las 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.
Las auroras tienen diferentes nombre según el lugar en donde se observan. Así es como se le llama aurora boreal cuando se observa este fenómeno en el hemisferio norte y aurora austral cuando es observado en el hemisferio sur. Pero no hay diferencia alguna entre ellas.

Los colores y las formas de las auroras

Las auroras 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. Comienzan a 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 durar desde unos pocos minutos hasta horas. Cuando se aproxima el alba todo el proceso parece calmarse y tan solo algunas pequeñas zonas del cielo aparecen brillantes hasta que llega la mañana.
Los colores que vemos en las auroras dependen de la especie atómica o molecular que las partículas del viento solar excitan y del nivel de energía que esos átomos o moléculas alcanzan.
El oxígeno es responsable de los dos colores primarios de las auroras, el verde/amarillo, mientras que el color más rojo lo produce una transición menos frecuente.
El nitrógeno, al que una colisión le puede arrancar alguno de sus electrones más externos, produce una luz azulada, mientras que las moléculas de nitrógeno son muy a menudo responsables de la coloración rojo/púrpura de los bordes más bajos de las auroras y de las partes más externas curvadas.

Auroras en otros planetas

Este fenómeno no está restringido a la Tierra. Otros planetas del Sistema Solar muestran fenómenos análogos, como es el caso de Júpiter y Saturno que poseen campos magnéticos más fuertes que la Tierra (Urano, Mercurio y Neptuno también poseen campos magnéticos), y ambos poseen amplios cinturones de radiación. Las auroras han sido observadas en ambos planetas con el telescopio Hubble.
Estas auroras, al parecer, son causadas por el viento solar; además, las lunas de Júpiter, especialmente Ío, son fuentes importantes de auroras. Esto se produce debido a corrientes eléctricas a lo largo de unas líneas, generadas por un mecanismo dínamo causado por el movimiento relativo entre el planeta y sus lunas. Ío, que posee volcanes activos e ionosfera, es una fuente particularmente fuerte, y sus corrientes generan, a su vez, emisiones de radio, estudiadas desde 1955.
Las auroras han sido detectadas también en Marte por la nave Mars Express, durante unas observaciones realizadas en 2004 y publicadas un año más tarde. Marte carece de un campo magnético análogo al terrestre, pero sí posee campos locales asociados a su corteza. Son éstos, al parecer, los responsables de las auroras en este planeta.

¿Cuándo ocurren las auroras polares? ¿Cuándo es posible observar este fenómeno? Puesto que las partículas del viento solar llegan continuamente a la Tierra, siempre existen auroras tanto durante el día como la noche aunque, obviamente, durante el día la luz del sol es muchísimo más intensa y no las podemos ver.

Los siguientes factores favorecen las posibilidades de observar una aurora.

  • Hora del día: puesto que la intensidad del brillo de una aurora es muy baja, solo puede observarse por la noche. De echo las auroras más activas y brillantes ocurren normalmente en torno a la medianoche, de modo que las mejores horas para observarlas están entre las 23.00 y las 2.00.
  • Estación: a las latitudes donde las auroras son más comunes, en verano hay luz del Sol prácticamente durante todo el día. El otoño y la primavera son periodos muy adecuados, debido a la cantidad de horas nocturnas disponibles y a las temperaturas, que no son demasiado bajas. En la mayoría de las regiones polares el tiempo tiende a ser bueno y claro en la mitad del invierno, de modo que también se pueden realizar observaciones durante esta época del año.
  • El ciclo de actividad solar: cada 11 años el Sol tiene un máximo de actividad magnética, por lo cual cuanto mayor es la actividad solar más frecuentes son las auroras y es posible que el rango de latitudes a las que se observan se extienda algo más hacia el norte en el hemisferio sur y viceversa en el hemisferio norte. Hay que decir, sin embargo, que se observan auroras brillantes e intensas en cualquier momento del ciclo solar.
  • La rotación de Sol: Es muy probable que dentro de los 27 días de haber ocurrido una aurora polar, se tenga la suerte de observar otra. Esto es debido a que el Sol tarda 27 días en rotar sobre su propio eje, por lo cual es muy posible que al cabo de ese periodo de tiempo logremos ver una aurora pero más debilitada que la primera.
  • Fase de la luna: se ha de evitar, en la medida de lo posible, observar auroras en noche de luna llena o cerca de esta fase y también si la Luna se encuentra muy alta sobre el horizonte.
  • Localización: cuanto más al Norte o más al Sur, mayor será la probabilidad de ver una aurora polar. Sin embargo, hay que tener en cuenta que las posiciones próximas a los polos magnéticos del Norte y Sur no son adecuadas. Groenlandia, el Norte de Canadá y Alaska son sitios privilegiados en el Norte y, en el Sur, la Antártida es perfecta. Lo mismo ocurre en el sur de Australia y Nueva Zelanda, donde también se alcanza a ver el fenómeno con cierta frecuencia.