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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.
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| La aurora--grabado en madera por Fridtjof Nansen |
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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 AuroralEsto 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 .
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 AuroraPara 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.
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.
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 SolarLos 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.
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.
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.
Author and Curator: Dr. David P. Stern |
¿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).
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.
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.
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.
