Cómo se produce una Aurora Boreal

25-09-2017

Aurora Boreal y el campo magnético de la Tierra


Este fenómeno natural requiere de un cielo despejado y sin nubes y que sea de noche, es decir a partir del 15 de agosto aproximadamente. Igualmente se verá mejor fuera de cualquier población que pueda causar contaminación lumínica.

Tras el espectáculo de formas y colores de una aurora boreal se esconde una carrera de electrones cargados de energía que hasta ahora los científicos no habían conseguido explicar. Un equipo de físicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha realizado una simulación por ordenador que resuelve el misterio y, además, ayudará a predecir las corrientes de electrones súper energéticos que circulan por el espacio y que pueden causar daños en los satélites.



Cuando el viento solar choca con el campo magnético de la Tierra, éste se estira como si de una banda elástica se tratase, y acumula dentro toda la energía. Llega un momento en el que las líneas del campo magnético se reconectan y liberan de golpe toda esta energía, lo que propulsa a los electrones de vuelta a la Tierra. Cuando estas partículas tan aceleradas chocan con la parte superior de la atmósfera se genera el plasma llamado aurora, causante del despliegue de brillos y colores que se puede observar en los polos en determinadas épocas del año.

Lo que desconcertaba a los científicos era el gran número de electrones generados en estos eventos, ya que, según la teoría, sería imposible sostener un campo eléctrico en las líneas del campo magnético. Sin embargo, la simulación del MIT, cuyos resultados se publican en Nature Physics, ha demostrado que es este campo lo que precisamente se necesita para acelerar los electrones. Además, según los datos del simulador, la región activa de la magnetosfera, que es el lugar donde se produce la liberación de electrones, es unas mil veces más grande de lo que se pensaba. Este volumen es suficiente para explicar la enorme cantidad de electrones con gran aceleración que han sido detectados en las misiones espaciales.

La Aurora es causada por variaciones en el campo magnético de la Tierra, que son a su vez causada por partículas cargadas que interactúan con la magnetosfera. El campo magnético de la Tierra se mantiene por corrientes eléctricas, y el líquido en su núcleo externo. En la superficie, aproximadamente el 90% del campo puede ser descrito por una simple inclinación de unos 10 ° desde el eje de rotación. Las corrientes en el núcleo de la Tierra están variando lentamente causando cambios lentos del campo magnético, típicamente en escalas de tiempo de años y edades.

Un flujo de partículas cargadas procedentes del sol, llamado viento solar, golpea constantemente el campo magnético y se distribuye por la magnetosfera en forma de herradura. Una especie de pantalla de la magnetosfera protege a la atmósfera de la mayoría de estas partículas. Las variaciones en el viento solar hace que se produzcan variaciones a corto plazo en el campo magnético en escalas de tiempo, desde segundos a días. Estas variaciones son por lo general bastante pequeñas en comparación con la fuerza del campo magnético generado internamente; grandes variaciones pueden ascender a 1-3% de la fuerza del campo en la superficie de la Tierra.

Los colores difieren dependiendo de la altura en la que se mueven dichas partículas solares.

 

Como una simple escala de la actividad de Aurora-usamos el índice Kp, que describe fuerza de las variaciones en el campo magnético de la Tierra. El índice de Kp es de 0 a 9, donde 0 describe la actividad mínima y máxima de 9. La mayoría de las veces el índice Kp es 0-3 y los números más altos son muy raros. El Kp-índice se calcula como una media ponderada de K-índices de muchos observatorios magnéticos en todo el mundo. El índice K-para cada observatorio se calcula a partir de la variación máxima de la intensidad del campo horizontal de más de 3 horas.

La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos (NOAA) opera varios satélites en órbita polar que miden el flujo de energía de los electrones de alta energía que fluyen hacia abajo en los óvalos de la aurora alrededor de ambos polos. Por lo general, la potencia total de la aurora es del orden de unos pocos a unos cientos de gigawatts (GW).

La figura 1 muestra las variaciones en el total de energía auroral alrededor del polo norte (rojo) y el polo sur (azul) durante la semana pasada. En este gráfico se ha creado en la OMI a partir de datos del NOAA. El tiempo-eje horizontal muestra los días del mes con la fecha escrita bajo el mediodía de cada día. El aumento de actividad suele durar 1-2 días, y estos períodos se caracterizan por picos plazo Stort que duran menos de una hora. En este gráfico se puede utilizar para ver si aumento de la actividad es de esperar por la noche, especialmente si la potencia excede 100 GW.

El observatorio magnético Leirvogur ha operado desde 1957. El observatorio mide las variaciones en el campo magnético, tanto los cambios a largo y corto plazo. Es propiedad y operado por el Instituto de Ciencias de la Universidad de Islandia.

Los años 2011, 2012 y 2013 están siendo especialmente activos.
Esta es la previsión para estas semana que viene.

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