¿Cómo se forman las auroras?
La aurora se conoce desde hace al menos 2.000 años, por lo que ha sido objeto de muchos mitos. En la Alta Edad Media, mucha gente creía que Aurora era una guerrera que cruzaba el cielo a caballo. En el Ártico, los inuit creían que la aurora era creada por los dioses para iluminar el camino a los recién fallecidos. Con el avance de la ciencia y la tecnología, los misterios de la aurora son cada vez más conocidos por nosotros. Resulta que este hermoso paisaje es una colaboración entre el sol y la atmósfera.
Las auroras son producidas por partículas de alta energía (electrones y protones) fuera de la atmósfera que chocan con átomos en la atmósfera superior. Esta interacción ocurre a menudo en la región que rodea los polos magnéticos de la Tierra. Ahora se sabe que las partículas cargadas que forman parte del viento solar son capturadas por el campo magnético de la Tierra cuando llegan a las proximidades de la Tierra y hacen que caigan hacia los polos magnéticos. Chocan con átomos de oxígeno y nitrógeno, arrancando electrones y convirtiéndolos en iones excitados. Estos iones emiten radiación en diferentes longitudes de onda, produciendo los colores característicos de las auroras: rojo, verde o azul. Durante el pico de actividad solar, las auroras a veces se extienden hasta latitudes medias. En Estados Unidos, por ejemplo, la aurora boreal se puede ver al sur de los 40 grados de latitud norte. Las auroras tienen muchas formas, como cortinas, arcos, cintas y rayos. Las auroras en forma de arco, que brillan de manera uniforme, son las formas más estables y, a veces, pueden durar varias horas sin cambios notables. Sin embargo, la mayoría de las otras formas de auroras suelen cambiar rápidamente. Los bordes inferiores de las auroras arqueadas y rizadas suelen tener más contornos que los bordes superiores. Finalmente, la aurora retrocede hacia el polo y su brillo desaparece gradualmente en el difuso cielo blanco. El mecanismo responsable de los cambios dinámicos de la aurora aún está completamente claro. Entre las formas de energía creadas por el sol, como la luz y el calor, hay algo llamado "viento solar". Se trata de una poderosa corriente de partículas subatómicas cargadas que cubre la Tierra. El viento solar fluye alrededor de la Tierra e incide en el campo magnético terrestre a una velocidad de unos 400 kilómetros por segundo. El campo magnético desvía el flujo de partículas hacia los polos magnéticos de la Tierra, provocando una reacción química entre las partículas cargadas y la atmósfera superior de la Tierra para formar auroras. Lo que se forma en la región antártica se llama Aurora Australis. Este fenómeno también se puede ver en el Ártico y se conoce comúnmente como aurora boreal.
La mayoría de las auroras ocurren entre 90 y 130 kilómetros sobre la Tierra. Pero algunas auroras son mucho más altas. En 1959, la aurora boreal medía una altura de 160 km y una anchura de más de 4.800 km. Las luces de la ciudad y los edificios altos en el horizonte pueden bloquear nuestra visión de la luz, por lo que los mejores avistamientos de auroras sólo se pueden observar en áreas abiertas del campo. En Churchill, Canadá, se puede ver la aurora 300 noches al año; en Florida, sólo se puede ver un promedio de cuatro veces al año. Mohe, en el extremo norte de China, también es un buen lugar para observar la aurora.
A mediados del siglo XVIII, los científicos de un observatorio geofísico en Suecia descubrieron que cuando el observatorio observaba la aurora, el puntero de la brújula en el suelo cambiaba de forma irregular, con un cambio de hasta 1 grado. Al mismo tiempo, se registró un fenómeno similar en la estación geomagnética de Londres. Por tanto, creen que la aparición de auroras está relacionada con cambios en el campo geomagnético. Resulta que las auroras son el resultado de la interacción entre el viento solar y el campo magnético terrestre. El viento solar es una eyección de partículas cargadas del sol. A medida que pasa por la Tierra, se ve afectado por el campo magnético de la Tierra. El campo magnético de la Tierra tiene forma de embudo, con sus puntas orientadas hacia los polos norte y sur de la Tierra, por lo que las partículas cargadas emitidas por el sol se depositan a lo largo del "embudo" del campo magnético de la Tierra y entran en las regiones polares de la Tierra. La atmósfera superior en los polos es bombardeada por el viento solar y emite luz formando auroras. La atmósfera superior está compuesta por una variedad de gases, y los gases de diferentes elementos emiten diferentes colores de luz después de ser bombardeados. Por ejemplo, el oxígeno emite luz verde y roja cuando se estimula, el nitrógeno emite luz violeta cuando se estimula y el argón emite luz azul cuando se estimula, por lo que las auroras parecen coloridas y cambiantes.
Los científicos han descubierto que el campo magnético de la Tierra es asimétrico. Impulsado por el viento solar, se convierte en una "línea de corriente".
En otras palabras, las líneas del campo magnético hacia el Sol se comprimen fuertemente, pero en la dirección opuesta se extrae una cola magnética de la Tierra en forma de cola. La longitud de la cola magnética es de al menos 1.000 radios terrestres. Debido al efecto de acoplamiento con el campo magnético interplanetario en el espacio Sol-Tierra, fuera de los polos del campo magnético terrestre deformado se forma una estrecha región polar con una intensidad de campo magnético más débil. Debido a que el plasma tiene la propiedad de "congelar" las líneas del campo magnético, las partículas del viento solar no pueden atravesar el campo magnético de la Tierra y sólo pueden ingresar a la cola magnética de la Tierra a través de las puntas de los polos. Cuando la actividad solar cambia dramáticamente (como las llamaradas), a menudo ocurren subtormentas geomagnéticas. Entonces estas partículas cargadas se aceleran y se mueven a lo largo de las líneas del campo magnético. Inyectadas en la Tierra desde los polos, estas partículas cargadas golpean las moléculas de gas y los átomos de la atmósfera superior, provocando que estos últimos se exciten, desexciten y emitan luz. Diferentes moléculas y átomos producen diferentes colores de luz, y estas luces monocromáticas se mezclan para formar auroras coloridas. De hecho, las auroras que vemos son causadas principalmente por electrones en el flujo de partículas cargadas. Además, el color y la intensidad de la aurora también dependen de la energía y del número de partículas que caen. Para utilizar una vívida metáfora, se puede decir que la actividad de las auroras es como una transmisión televisiva en vivo de la actividad magnetosférica. Las partículas que caen son los haces de electrones del televisor y la atmósfera terrestre es la pantalla del televisor. El campo magnético de la Tierra es el campo magnético que dirige el haz de electrones. De esta televisión natural los científicos han obtenido mucha información sobre la magnetosfera y la actividad electromagnética en el espacio solar y terrestre. Por ejemplo, a través del análisis polarográfico, podemos conocer la fuente, el tipo de partícula y la energía del haz de partículas que cae, la estructura de la cola magnética de la Tierra, la interacción entre el campo magnético de la Tierra y el campo magnético del planeta, la forma y extensión del impacto. de las perturbaciones solares en la Tierra, etc.
La formación de auroras está estrechamente relacionada con la actividad solar. Durante los años en que el sol está más activo, puedes ver auroras aún más espectaculares de lo habitual. Las auroras también se pueden ver en muchas áreas de latitudes bajas donde antes no se podían ver auroras. La noche del 6 de abril de 2000 apareció una aurora en el norte de Europa y América. Las auroras ya han aparecido en el hemisferio norte de la Tierra, incluso en Florida, en el sur de Estados Unidos, y en el centro-sur de Alemania. Esa noche, luces rojas, azules y verdes llenaron el cielo nocturno y la escena fue muy espectacular. Aunque se trata de una rara bendición, la repentina aparición de colores brillantes en el cielo, que antes era suave, ha provocado pánico en muchas zonas. Según Kaminski, director del Observatorio de Bochum en Alemania, esa noche continuaron las llamadas a la comisaría de policía y al observatorio en la región alemana de Renania del Norte, y algunas personas incluso sospecharon que se había producido otra fuga de gas. Este fenómeno de auroras fue descubierto por la nave espacial ACE, que observó el sol a una altitud de 160 km y emitió una advertencia. A las 0:30 am del 7 de abril, hora de Beijing, la nave espacial ACE detectó un viento solar con poderosas partículas cargadas que pasaban. El viento solar se aceleró repentinamente de 375 kilómetros por segundo a 600 kilómetros por segundo. Una hora más tarde, el viento solar alcanzó el borde exterior de la atmósfera terrestre, mostrándonos un raro milagro.