(Los archivos se cargan inmediatamente
Las imágenes toman más tiempo)


Mapa del sitio

Secretos de la Aurora Polar


For a remarkable two-minute video of aurora, click here
por David P. Stern
De la conferencia presentada en Anchorage, Alaska, el 11 de agosto del 2002

  Aurora típica (Dick Hutchinson ©)
                 

    Alaska es conocida como un buen lugar para ver la aurora polar, también conocida como "Aurora Boreal". Originalmente, el fenómeno fue llamado "Aurora Borealis", forma latina por "alba del norte", pues puede aparecer como un resplandor en el horizonte septentrional en el más bajo de los 48 estados de los Estados Unidos o en Europa central (en las raras ocasiones en que se produce), como si el sol estuviera saliendo por la dirección equivocada. Pero en el hemisferio sur ocurre el mismo fenómeno con el resplandor proveniente del sur, por ello, los científicos prefieren llamarle simplemente la "Aurora Polar".

    La mayor parte de los visitantes de Alaska nunca consiguen ver una aurora pues vienen en verano, cuando los cielos están raramente lo bastante oscuros. Sus habitantes afirman que sólo alrededor del 16 de agosto el cielo se vuelve lo suficientemente oscuro para ver las estrellas, este es el momento cuando la aurora se levanta. Después de esta fecha, la mejor opción que tienes es la de ir a Fairbanks -- y puesto que las más brillantes auroras se producen alrededor de la medianoche (o más tarde debido al huso horario) es posible que debas esperar allí despierto por largo rato. Entonces quizás sea mejor pedirle al recepcionista nocturno de tu hotel que te despierte si un buen espectáculo se hace visible.

Apariencia y relación con el magnetismo

    ¿A qué se parece? Lo que vemos con mayor frecuencia son cintas de un blanco verduzco extendiéndose a través del cielo, más o menos de este a oeste, usualmente con ondas en ellas. En Fairbanks, pueden encontrarse sobre la cabeza, en el norte de Noruega o en Suecia también, algunas veces incluso en Winnipeg. Más hacia el sur, estas cintas tienden a estar cerca del horizonte septentrional. Y si se observan cuidadosamente, se notará que contienen muchos rayos paralelos extendiéndose a lo ancho de las mismas. (Ver la imágen abajo)

    Dos cosas acerca de estos rayos. Una, los rayos brillantes desaparecen mientras los pálidos brillan en su lugar - un poco como las llamas de una hoguera, igualmente hipnotizantes. Algunas auroras son de un rojo intenso y sólo pueden ser de un brillo informe -- o pueden tener rayos también. Y segundo, la dirección de estos rayos está relacionada con el magnetismo de la Tierra.

     

           

  La aurora--grabado en madera por Fridtjof Nansen

                 

    Cualquiera que haya usado alguna vez una brújula sabe que la tierra es un imán gigante. La aguja de la brújula apunta normalmente hacia uno de los dos puntos localizados cerca de los polos geográficos, los polos magnéticos de la Tierra. Pero esta brújula no muestra todo debido a que está colocada horizontalmente. De hecho, la fuerza magnética apunta no sólo hacia el norte sino también se inclina hacia la Tierra. La aguja de la brújula cuidadosamente balanceada en un eje horizontal ("brújula de inclinación") apunta hacia esta dirección inclinada cuando se le permite moverse en un plano vertical norte-sur. De hecho, el ángulo se hace más pronunciado mientras más se acerca uno al polo magnético. En el polo la fuerza es vertical. Los rayos de la aurora siguen fielmente esta dirección inclinada.

La Zona Auroral

    Esto era un indicio de que la aurora estaba relacionada con el magnetismo terrestre. El otro se encontró al observar con qué frecuencia la aurora había sido vista en varios lugares. Se reveló que el factor importante era la distancia del polo magnético. Este polo está separado del polo geográfico que marca el eje de rotación terrestre, y en este momento se encuentra en el Océano Ártico, un poco al norte del suelo canadiense. El hecho de que se encuentre situado en torno a América quiere decir que los americanos no necesitan ir tan lejos al norte para ver una aurora, como lo dicen los residentes de Siberia, en el otro lado del globo. En los lugares situados a unas 1500 millas del polo magnético es donde la aurora se ve con más frecuencia: más lejos o más cerca del polo magnético son más escasas (son más bien raras en el polo magnético mismo). Fairbanks, Alaska, al borde de la "auroral zone, "es un buen lugar de observación.

    Lo que normalmente vemos allí son esas quietas cortinas y cintas. Pero no siempre. Algunas veces, cambian de forma rápidamente, avanzan, retroceden o se hinchan de una manera violenta y se vuelven también bastante brillantes. Los científicos llaman a tal explosión violenta y activa una "subtormenta auroral" y hay satélites que aún estudian la liberación de energía, lejos en el espacio, que las causa. Si se tiene suerte, se puede ver quizás una "corona" - una explosión de rayos irradiando en todas direcciones. Esto es causado por la perspectiva - como los rayos del sol detrás de una nube - y quiere decir que los rayos de la aurora están llegando exactamente sobre la cabeza .

    ¿Es raro ver una aurora polar? ¡Depende de dónde usted se encuentre! Si su casa se encuentra en Fairbanks o en Tromso, Noruega o en Fort Churchill, Canadá, en absoluto. No la verá cada noche, pero está presente con bastante frecuencia. En Washington D.C., en Londres o en Beijing, sin embargo, es un acontecimiento raro, sólo visto cuando el sol crea "condiciones de tormenta". En tales ocasiones - especialmente cerca del pico del ciclo de manchas solares de 11 años -- el Sol descarga una densa nube de gas caliente, cuya llegada a la Tierra produce disturbios en su ambiente magnético y la llamada "tormenta magnética" (ver detalles más abajo).

    Las tormentas magnéticas expanden la zona auroral hacia lugares más distantes del polo magnético -- tales como Washington, Londres o Beijing -- y crean también brillantes auroras. Si esto ocurre en una noche despejada, los residentes de estas ciudades pueden ver una aurora, pero es un raro agasajo. A la derecha hay una imagen satelital de una aurora extendiéndose hacia el más bajo de los 48 estados de los Estados Unidos (nótese Florida bordeada por sus luces urbanas). Más tarde ese día, en marzo de 1989, la aurora se expandió de hecho mucho más hacia el sur, pero ningún satélite estaba en posición de fotografiarla. La siguiente imagen, abajo, es de una aurora del 2001 vista en Purcellville, Virginia.

Electrones de la Aurora

    Para los primeros observadores, y también para los del siglo XX, la aurora polar era un gran misterio. Incluso ahora no todo está resuelto -- pero gracias en gran parte a los satélites espaciales tenemos una buena comprensión de la manera como la aurora es producida.

    Primera pregunta -- ¿a qué altura se encuentra? Al comparar fotografías de lugares separados se encontró una altura de alrededor de 60 millas para la aurora verde y cerca del doble para la roja. Indicios como estos conducen a los científicos a concluir que "algo allá afuera" estaba siendo proyectado hacia nosotros, rayos de electrones rápidos, un poco como aquellos que dibujan la imagen dentro de un tubo de imagen de televisión. Allí, los electrones golpean la pantalla, se detienen y su energía se convierte en luz. Algo similar ocurre con los electrones que causan la aurora: colisionan con los átomos en las capas superiores de la atmósfera, abandonan su energía en estos átomos y hacen que éstos emitan luz.

    ¿Y qué son los electrones? Pequeñas partículas cargadas de carga eléctrica negativa contenidas en todas las materias. En el centro de cada átomo se encuentra un núcleo que contiene casi toda su masa y que lleva siempre una carga de energía positiva. La carga positiva atrae electrones y se une a ellos, y una vez juntos los dos tipos producen un átomo ordinario, eléctricamente neutral, sin exceso de carga de ningún tipo. Átomos como estos lo constituyen a usted, a mí y a todo lo que podemos ver en la Tierra.

   
  Aurora roja sobre Virginia, el 5 de Nov. 2001.
  Detalles aquí
Sin embargo, la luz solar puede separar los electrones de los átomos del gas encontrado en el espacio (o en las capas superiores de la atmósfera) en electrones libres negativos e "iones" positivos, átomos que carecen de uno o más electrones. Y debido a que este gas es tan rarificado, puede tomar mucho pero mucho tiempo antes de que un electrón encuentre un núcleo libre y se reúnan de nuevo. Así, los electrones libres son allí abundantes. No obstante, los electrones que se mueven a 1/10 de la velocidad de la luz, como aquellos de la aurora, necesitan una mejor explicación. La iremos dando poco a poco.

    Los colores verde y rojo son emitidos por átomos de oxígeno luego de que éstos son golpeados por electrones rápidos. Cada elemento emite sus colores característicos y, en el caso del oxígeno rarificado, éstos aparecen frente a nosotros como verde o rojo. Típicamente, una dilación de 0.5-1 segundos existe entre la colisión y la emisión (en este caso -- ¡no en un entorno de mayor densidad!), y esta es la razón por la cual los rayos de la aurora brillan y se extinguen tan lentamente. El rayo de los electrones que "excita" los átomos de oxígeno sólo puede durar una pequeña fracción de segundo, pero el brillo residual persiste 0.5-1 segundos o más.

La Aurora y Las Líneas de Campo Magnético

    ¿Y qué es lo que conecta el patrón de la aurora con la región de las fuerzas magnéticas de la Tierra -- el "campo magnético" de la Tierra, como se le conoce? Tal región, que se extiende lejos en el espacio, necesita un método apropiado para describirla. Tal método está dado por las líneas de campo magnético, o como se les llamó una vez, "líneas de fuerza magnética."

    Existen oportunidades de que ustedes hayan visto un dibujo de las líneas de campo de una barra magnética.     Para definir las líneas de campo más precisamente, imagínense que tienen una aguja de brújula flotando en el espacio, capaz de señalarnos la dirección exacta de la fuerza magnética en tres dimensiones. En este lugar, dicha aguja apuntará ute siempre hacia la dirección de la línea de campo magnético . Al norte del ecuador, dichas líneas convergen hacia la región cercana al polo magnético norte, exactamente como las de la barra magnética.
  Birkeland y su terella.

    Volvamos a la aurora. Entre 1895 y 1907 el físico noruego Kristian Birkeland intentó estudiar su comportamiento en un laboratorio. Dentro de una cámara de vidrio al vacío colocó una esfera con un imán en su interior --la llamó "terrella", término latino por "pequeña Tierra"-- y le dirigió un rayo de electrones. Para su sorpresa y satisfacción, el imán condujo el rayo directamente hacia un lugar alrededor de los polos magnéticos de esta pequeña esfera, produciendo allí, al golpear, un visible resplandor. Probablemente él pensó-- ¡Ah, así es cómo ocurre!

    Resultó que (y omito muchas explicaciones) electrones negativos e iones positivos están igualmente guiados en el espacio por líneas de campo magnético. Describen espirales alrededor de éstas, mientras se deslizan a lo largo de las espirales como cuentas en un hilo. Debido a que las líneas de campo de Birkeland alcanzaron la terella cerca de sus polos magnéticos, este es el lugar donde sus electrones cayeron. De manera similar, las líneas de campo magnético de la Tierra guían electrones de la aurora a caer en la zona auroral. ¡No es de impresionar que los rayos de la aurora apunten a lo largo de tales líneas! Cada uno ha sido producido por un rayo de electrones que permanece en sus propias líneas de campo en su camino hacia la atmósfera. ¿Pero de dónde partieron estos electrones?

La Corona Solar y El Viento Solar

    Los procesos físicos requieren usualmente de una fuente de energía que los conduzca. Piense en la energía como en una fuente de dinero, ¡que paga por cada uno de los procesos físicos! Cualquier objeto que se mueve a gran velocidad necesita energía para hacerlo - su "energía cinética"- y si la aurora contiene rayos de electrones que se mueven a 1/10 de la velocidad de la luz, algo debió haber pagado el precio, debió haber suministrado la energía.

    Sin sorpresas es el Sol. De hecho, ¿por qué no? Después de todo, el Sol alimenta casi todos los procesos en la Tierra: los alimentos que comemos, el carbón y la gasolina que quemamos, los vientos que soplan y la lluvia que riega la tierra - nada existiría sin la energía suministrada por la luz solar. Con la aurora, sin embargo, no se trata de la luz sino de algo más sutil, el llamado viento solar.

    Durante un eclipse total de sol, uno puede ver la capa más remota de su atmósfera, la corona, un halo resplandeciendo alrededor del oscurecido Sol. Se reveló (al examinar su luz) que la corona es increíblemente caliente - alrededor de un millón de grados centígrados, cerca de 2 millones de Fahrenheit. Este calor extremo arrancará los electrones de cualquier átomo volviendo la corona una "sopa" de iones y electrones libres, un extraño gas conocido como "plasma", el cual (entre otras cosas) conduce electricidad. Ustedes quizás utilizan tubos fluorescentes o han visto luces de neón - ellos tienen plasma dentro de ellos (no tan caliente como la corona) que transporta su corriente eléctrica y produce su luz.

    El plasma de la corona es demasiado caliente para que la gravedad del Sol lo mantenga cautivo. Al contrario, se expande constantemente fuera del Sol y sale proyectado como el viento solar llenando el sistema solar, alcanza la Tierra y llega mucho más lejos aún, más allá de la órbita de Plutón. El campo magnético de la Tierra, sin embargo, es un obstáculo que el viento solar no puede penetrar, como un río que se topa con una roca, se separa y es desviado para fluir a su alrededor. Alrededor de la Tierra se forma una cavidad protegida del viento solar y conocida como la magnétosfera de la Tierra. Y así como una roca en un río deja una larga estela protectora detrás de sí, el espacio magnético de la Tierra tiene una larga estela en su lado nocturno -- algunos la llaman la "cola magnética ."

    Pero incluso aunque el viento solar sea retenido en el exterior puede transmitir a la magnétosfera alguna energía eléctrica al rozarla -- en particular a la región de la estela. Permí tanme decir aquí que la estela es el lugar de dónde parece provenir la mayor parte de los electrones de la aurora, y es la razón por la cual en Fairbanks la aurora más brillante tiende a producirse alrededor de la medianoche -- incluso en el invierno del Ártico cuando el cielo es también oscuro en otros momentos del día.

    En casa, la energía es llevada por corrientes eléctricas que circulan desde las tomas hacia las lámparas, los aparatos y la televisión. La energía del viento solar también alcanza la magnetosfera (al menos en parte) por medio de corrientes eléctricas. Los satélites han observado estas corrientes cerca de la Tierra: circulan dentro y fuera de la zona auroral a lo largo de líneas de campo magnético - en el caso del circuito principal, la entrada del circuito se encuentra en el lado matutino de la medianoche, la salida en el lado vespertino, y las dos ramas se conectan (¡pues todo circuito eléctrico debe ser cerrado!) a través de la alta atmósfera, la cual (como lo hemos señalado) conduce electricidad. Podríamos quizás decir que aún estamos buscando dónde se encuentra el enchufe.

  Sellos de correo de EEUU (2007)

    Quizás la situación no es tan oscura. Se conoce mucho. Pero el cuadro completo -- sobre el que podríamos decir "tiene que ser así, no existe otra manera" -- aún permanece en tinieblas.

                 

El cinturón de radiación

    Se necesita otro detalle, un proceso llamado reflexión sin el cual la Tierra no podría tener ni aurora ni cinturón de radiación

    Los cinturones de radiación fueron descubiertos por los primeros satélites artificiales americanos, el Explorer 1 y el Explorer 3. En octubre de 1957 la Unión Soviética impresionó a los Estados Unidos al lanzar inesperadamente sus dos satélites "Sputnik" mientras que el "Vanguard," la entrada estadounidense a la carrera espacial, estallaba en llamas durante el lanzamiento a la entera vista de las cámaras. El disminuido prestigio de los Estados Unidos fue redimido un poco al comienzo de 1958 cuando instrumentos a bordo de los satélites en el espacio, diseñados y operados por el grupo de la Universidad de Iowa dirigido por James Van Allen, detectaron un cinturón permanente de iones atrapados rodeando la Tierra. Se reveló que eran protones - núcleos atómicos de átomos de hidrógeno despojados se su único electrón.

    Se afirmó anteriormente que los electrones o protones tendían a ser guiados por líneas de campo magnético como cuentas en un hilo. Los que guiaron las partículas del cinturón de radiación tienen una forma típica - salieron de la región polar meridional de la Tierra, describieron un gran arco a través del ecuador y regresaron a la Tierra cerca del polo norte.

    Pero si la analogía de las cuentas en el hilo fuese completa - ¿se deslizarían las partículas atrapadas hasta el final de estos cables, luego golperían la Tierra y se perderían? Esto es bastante cierto - salvo que la analogía no es perfecta. El final de estas líneas también experimenta una fuerza magnética mucho más fuerte al estar mucho más cerca de la Tierra que otras partes y esta es la razón por la cual estas cuentas son repelidas. Al ser repelidas de la región de la fuerte fuerza magnética evitan que los iones y electrones atrapados alcancen la atmósfera. En lugar de ser absorbidos son "reflejados" de aquí para allá - en algunos casos, ¡por años!

Corrientes eléctricas de la Aurora

    El mismo proceso es también esencial para la aurora. Mencionamos anteriormente que existen abundantes corrientes eléctricas que fluyen a lo largo de líneas de campo magnético desde la estela hasta las regiones polares y regresan de nuevo en dirección de la Tierra en el lado matutino de la medianoche y que salen en el lado vespertino (esto en lo que se refiere al circuito principal - un circuito secundario también existe). Un mapa de estas corrientes fue primeramente trazado en 1973 por dos científicos estadounidenses, Al Zmuda y Jim Williamson - no con la ayuda de una misión de investigación espacial bien organizada, pero utilizando un pequeño experimento que voló a cuestas de un satélite de navegación militar de la Marina de los EEUU. Estas corrientes se conocen ahora como las "corrientes de Birkeland", en honor al noruego quien fue el primero en proyectar rayos de electrones sobre un imán en el vacío.

    Las corrientes a lo largo de las líneas de campo magnético se nos revelan como cargadas casi completamente por electrones -- que descienden hacia el lado oeste de la median oche de la tierra elevándose de nuevo al este del mismo (siendo negativos, su flujo se opone al de la corriente). A la luz de lo que hemos mencionado poco antes acerca de la "fuerza espejo", la cual repele las partículas atrapadas de las regiones de intenso campo magnético, uno puede preguntarse cómo esta fuerza afecta el flujo de electrones que lleva estas corrientes.

    Donde los electrones se mueven hacia arriba, la fuerza espejo no es un problema, -- al contrario, ayuda a empujar los electrones fuera de la Tierra hacia campos magnéticos más débiles. Sin embargo, la historia es diferente en los lugares donde éstos caen. La fuerza espejo mantiene las partículas del cinturón de radiación fuera de la atmósfera de una manera segura -- pero allí, estos electrones alcanzan mejor las capas superiores de la atmósfera (donde la corriente puede continuar horizontalmente hacia la otra rama) Si no, ¡el circuito eléctrico permanecería abierto!

    Entonces, ¿qué es lo que sucede? En nuestras casas ninguna corriente eléctrica puede fluir al menos que una suerte de presión eléctrica la empuje -- una presión que llamamos "voltaje". En casa mide aproximadamente 110 voltios (en realidad varía al ser CA) Las corrientes del espacio también tienen un voltaje que las empuja, algo como 40000 voltios.

    En casa, si un obstáculo está colocado en el circuito - una resistencia eléctrica, como una bombilla -- el voltaje se concentra allí para ayudar a empujar la corriente a través del atasco. ¡Lo mismo sucede en el espacio, donde el atasco es la fuerza espejo al final de la línea de campo y, para superarla, algo como 5000 - 15000 voltios está concentrado allí, empujando estos electrones a través de ella. El voltaje los acelera alrededor de 1/10 de la velocidad de la luz, y cuando golpean el tope de la atmósfera producen un brillante resplandor. ¡Se trata de la aurora polar!

Subtormentas y hondas

   
    Aurora observada por
    una cámara
    al borde del DE-1
Bueno -- al menos un tipo de aurora. También existen otros tipos. El magnífico "anillo de fuego" alrededor del polo magnético, que se ha mostrado en imágenes satelitales (como el de aquí, a la izquierda) es de hecho, un tipo diferente. Es muy tenue para el ojo humano, pero fácil de ver para una nave espacial.

    Pero los arcos brillantes que vemos desde el suelo están usualmente asociados con corrientes eléctricas que fluyen desde la Tierra hacia el espacio - hacia algún lugar del espacio. (Puede ser confuso, pero para una vieja convención tales corrientes fluyen de (+) a (-). Sin embargo, cuando electrones negativos se dirigen hacia abajo , las corrientes que ellos conducen fluyen hacia arriba). Para recapitular, los electrones deben superar la "fuerza espejo" del fuerte campo magnético cercano a la Tierra que intenta dejarlos fuera, y lo hacen con una concentración de voltaje.

    Existe una prueba. La fuerza espejo es más fuerte cerca de la Tierra donde la intensidad del campo magnético es la más poderosa, entonces se espera que el voltaje sea también el mayor allí. Y puesto que tal voltaje es la fuente de energía de los electrones aurorales, sólo lo pueden adquirir muy cerca de la Tierra. De hecho, los satélites muestran que dichos electrones son acelerados sólo cuando se encuentran cerca de la Tierra, en las últimas 2-5000 millas antes de su golpe.

    No todas estas corrientes están directamente conectadas con el viento solar. Un muy brillante y violento tipo de arcos aurorales - asociado con las "subtormentas aurorales " antes mencionadas - parece ser producido (en parte o totalmente) dentro de la cola magnética. En estos casos, la estela se comporta un poco como una honda. El viento solar hala sus líneas de campo y las estira hasta el límite. Luego, cuando son liberadas y se devuelven, crean (por un momento - es decir, de una media hora a una hora) fuertes corrientes eléctricas y muchos pero muchos electrones aurorales.

Esas manchas solares

    El sol libera luz solar y su caliente corona produce el viento solar, la fuente de la energía de la aurora. Pero el sol también es magnético -- con un campo magnético polar a gran escala (un poco como el de la Tierra), así como también lo son las manchas solares, regiones compactas de magnetismo concentrado. Éstas también influyen sobre la aurora a través del campo magnético interplanetario transportado fuera del sol por el viento solar (yo no iría hasta allá), así como a través de ocasionales tormentas magnéticas.

    La mayor parte de las personas ha oído acerca de las manchas solares -- oscuras marcas en el sol (un grupo de manchas solares está representado a la izquierda). Su número aumenta y disminuye en un ciclo irregular de unos once años, y algunas personas han especulado (no muy convincentemente) acerca de que éste corresponde al aumento y descenso del clima, de la bolsa de valores, de la guerra y más.

    El primero en notar este ciclo fue un astrónomo aficionado en 1843 - más de dos siglos después de que las manchas solares fueran descubiertas por primera vez (por Galileo y otros). Los astrónomos no lo vieron y dejaron la oportunidad de descubrirlo a Heinrich Schwabe, un farmaceuta alemán y astrónomo aficionado. Schwabe buscaba un planeta que orbitara cerca del sol dentro de la órbita de Mercurio llamado tentativamente "Vulcano". Sólo pueden verse estrellas en la noche, entonces, para detectar una que se encuentre muy cerca del sol, se necesita un eclipse total de sol o buscar una oscura mancha que esté pasando frente al disco solar.

    Schwabe buscó esta mancha en cada día soleado, y para distinguirla de las manchas solares (las cuales rotan con el sol y se mueven mucho más despacio) guardaba notas de estas manchas también. En 17 años no encontró planeta alguno pero en su lugar descubrió que el número de manchas solares crecía y descendía en un ciclo regular.

    Como lo notó, las manchas solares resultaron ser intensamente magnéticas. Se les asocia con las explosiones de energía magnética, las cuales lanzan rápidas nubes de plasma - más rápidas que el usual viento solar - en todas direcciones. Uno de los signos de estas explosiones son las llamas, que brillan repentinamente y crean también una inundación de rayos x. (No son peligrosas para los astronautas, pero los protones rápidos lanzados al mismo tiempo pueden serlo). Otro signo lo son las "Expulsiones Masivas Coronales", grandes bolas de gas que han salido volando desde el sol y que fueron reportadas en 1973 por los astronautas a bordo de la estación espacial "Skylab".

    Lo que sea que las cause, estas nubes llegan algunas veces cerca de la Tierra y agitan su magnetosfera en una tormenta magnética. El resultado, como se notó, son brillantes auroras, empujadas hacia lugares mucho más lejanos de los polos. Es la razón por la cual, usualmente, muchas más personas alcanzan a ver una aurora polar en los años que rodean el pico del ciclo de las manchas solares.

Auroras artificiales

    Todo lo dicho arriba es apenas un pequeño y superficial vistazo de la ciencia de la aurora polar - y ni siquiera intentaré abordar el tema de las creencias tradicionales y lo literario. Permítanme concluir con unos aspectos un tanto exóticos -- las auroras artificiales y las auroras en otros planetas.

    Las auroras, como se ha dicho, son causadas por rayos de electrones que golpean la alta atmósfera. Si instalamos un cañón de electrones en el espacio en un transbordador espacial o sobre una nave espacial y lo apuntamos hacia abajo - ¿podemos crear una aurora?

    En principio si, pero en la práctica no es fácil igualar a la Madre Naturaleza. Recuerde que todas las manifestaciones aurorales se encuentran al menos a 60 millas sobre nuestras cabezas. Se necesita mucho poder para crear un resplandor visible a esa distancia - especialmente uno tan largo como lo es un arco auroral. Han habido experimentos - notablemente el "Arkad", experimento Franco-Soviético realizado en un lugar más arriba del Norte de Rusia (también se han realizados algunos por parte de los EEUU), y se detectaron manchas de luz, pero tomó instrumentos sensibles para verlas.

    Sin embargo, también existen otros métodos más drásticos - como explotar una bomba nuclear sobre la atmósfera pues una bomba produce un gran número de electrones rápidos. Tales explosiones fueron sugeridas por un científico griego poco convencional llamado Christofilos. Comenzó como un ingeniero que diseñaba sistemas de ascensores, pero su verdadero interés residía en los campos magnéticos y en el movimiento de iones y electrones en ellos. Su interés le llevó a descubrir una importante idea en el diseño de aceleradores para la investigación nuclear, conocido como "strong focusing" ("enfoque intenso"). Escribió a la Columbia University en los EEUU describiendo lo que había hecho, pero los científicos no prestaron suficiente atención a las ideas de un ingeniero de ascensores en Atenas. Le enviaron una amable respuesta y abandonaron la idea. Pocos años después, un ruso presentó un concepto similar.

    Sin embargo, la Fuerza Armada de los EEUU recordó a Christofilos y lo invitó a ese país. Debido a que estaba interesado en las partículas atrapadas, Christofilos propuso crear un cinturón de radiación artificial alrededor de la Tierra al explotar una pequeña bomba nuclear sobre de la atmósfera.

    Nadie sospechaba la existencia de un cinturón de radiación natural permanente, pero algunas pequeñas bombas nucleares fueron explotadas por la Fuerza Armada de los EEUU alto en la atmósfera, cerca de Hawai. Crearon resplandores en el cielo con los colores de la aurora y las personas de Honolulu exclamaban impresionados al verlos - tengo un vago recuerdo de que la revista "Life" incluso publicó una fotografía. Christofilos preparó así sus bombas (para que volasen en un cohete), mientras Rusia preparaba su Sputnik y Van Allen estaba listo para los Explorers 1 y 3.

    El Sputnik fue lanzado en octubre de 1957, el Explorer 1 el último día de enero de 1958, el recién descubierto cinturón de radiación fue descrito en mayo de ese año, y las 3 bombas del "Proyecto Argus" fueron explotadas en agosto y septiembre de 1958 sobre un espacio aislado del Atlántico Sur. Ninguna observación rompió el secretismo del proyecto y ningún periódico habló de esto en aquel momento. Pero cerca de las Islas Azores, esto produjo una brillante aurora que fue vista por observadores a bordo de barcos anclados allí deliberadamente. Los "cinturones de radiación artificiales" de las bombas permanecieron cerca de 2 semanas y fueron monitoreados por el Explorer 4, construido por Van Allen para este propósito.

    Cuatro años después, la Fuerza Armada de los EEUU decidió repetir el experimento a gran escala al oeste de Hawai usando una bomba de hidrógeno , unas 1000 veces más poderosa. Esta vez, los electrones aurorales fueron guiados hacia Samoa - cerca del ecuador, en una región donde las auroras nunca habían sido vistas. Pero la explosión ocurrió demasiado cerca del ecuador, en una región donde la retención era mucho más eficiente. El cinturón de radiación estuvo suspendido durante años, no semanas, y destruyó rápidamente 3 satélites (incluyendo un satélite científico británico que la NASA acababa amablemente de lanzar) al degradar sus paneles solares y privarlos de poder. La Unión Soviética explotó también bombas H en el espacio, pero el año siguiente llegó la prohibición internacional de ensayos y todos estos experimentos terminaron.

Otros Planetas

    La nave espacial de la NASA había mostrado que los planetas gigantes -Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno - eran todos ellos magnéticos y tenían cinturones de radiación. Júpiter, el más grande, supera a todos los demás - su "imán central" es unas 20000 veces más fuerte que el nuestro y también tiene auroras, las cuales han sido fotografiadas por el telescopio espacial Hubble (ver aquí una foto reciente). Su origen (al menos el de las más fuertes) es interesante.

    Como se notó, la aurora de la Tierra está asociada con corrientes eléctricas, así como la de Júpiter. Júpiter tiene 4 grandes lunas (tan grandes como la nuestra o más grandes), y la más próxima, Ío, es un lugar extraño e infernal cuyo interior lo calientan las mareas que producen volcanes de sulfuro y lagos fundidos. Como resultado, este satélite (o la atmósfera que le rodea) conduce electricidad y, como el ambiente magnético de Júpiter gira en torno a él (de la misma manera como el viento solar fluye en torno a la Tierra), las corrientes eléctricas son producidas a lo largo de las líneas de campo conectándolo con Júpiter.

    Sabemos de estas corrientes porque el Voyager 1 voló cerca de ellas en 1979 y observó el patrón magnético que estas producían. Y sabemos que las auroras observadas son debidas a estas corrientes pues se ha trazado el mapa de la estructura de los campos magnéticos de Júpiter. Al usar estos repertorios para trazar las líneas de campo magnético desde Í o hasta la superficie del planeta, uno llega exactamente a las manchas donde las auroras son vistas.

           

  Aurora el 6 de enero de 1998 (Dick Hutchinson ©)
                 
    Podríamos ir mucho más lejos, pero incluso este rápido paseo debe probar que la aurora polar es mucho más que un bonito espectáculo de luces. También proporciona una mirada interna a la manera cómo los físicos y la naturaleza afectan la región del espacio alrededor de la Tierra.

   


Preguntas y Respuestas

  Preguntas y respuestas frecuentes acerca de la Aurora, una página Web compilada por el Prof. Dirk Lummerzheim del Geophysical Institute, University of Alaska, Fairbanks. Ofrece una visión muy detallada de la aurora, algo similar a la presentada aquí arriba, aunque podrán encontrar artículos no cubiertos. Ej. La "aurora negra."

Galería de auroras

Las fotos de apertura y de cierre de la aurora aquí presentadas fueron tomadas por Dick Hutchinson. Dick vive en Circle, Alaska, en el río Yukon en el noreste de Fairbanks, territorio primordial de las auroras. Le encanta fotografiar la aurora y su colección de imágenes aurora les puede darles un mejor sentimiento de "cómo es una aurora" que cualquier otra cosa de las que he visto en la Web.

Otros sitios con imágenes aurorales:


           

Página principal de "Exploración" (índice)


"Secrets of the Polar Aurora" (in English).
Home Page in English

Author and Curator:   Dr. David P. Stern
Escríbele al Dr.Stern:   education("at" symbol)phy6.org   (En Inglés por favor).


Creado el 23 de octubre del 2007

Traducido por Thamara Quintini     quintini_tam("at" symbol")yahoo.fr