Aurora Boreal y Aurora Austral
Las auroras conocidas como aurora boreal en el hemisferio norte y aurora austral en el hemisferio sur son uno de los fenómenos más impresionantes que ofrece el entorno espacial de la Tierra.
Su aparición está íntimamente ligada al clima espacial y depende de la interacción entre la actividad solar (vientos solares, eyecciones de masa coronal, tormentas solares) y el campo magnético y la atmósfera superior del planeta.
Una aurora es una luminosidad difusa que se produce en la ionosfera (aproximadamente entre 80 y 500 km de altitud) cuando partículas cargadas del viento solar –principalmente electrones y protones– precipitan sobre los gases atmosféricos, los excitan y, al volver a su estado fundamental, emiten luz visible en diversos colores.
Fases del proceso (en orden cronológico)
Emisión del viento solar
- El Sol expulsa un flujo continuo de plasma (electrones y protones) a velocidades de 300‑800 km s⁻¹.
- La densidad y velocidad del viento varían con la fase del ciclo solar (≈ 11 años).
Interacción con la magnetosfera
- El plasma solar es desviado por el campo magnético terrestre, formando la magnetosfera.
- Cerca de los polos, las líneas de campo se abren y crean “cápsulas” de conexión directa con el viento solar.
Aceleración de partículas
- Ondas electromagnéticas (por ejemplo, ondas Alfvén) y procesos de reconexión magnética aceleran electrones a varios keV.
- Mayor energía produce auroras más intensas y colores más rojizos.
Precipitación en la ionosfera
- Los electrones colisionan con moléculas de oxígeno (O₂, O) y nitrógeno (N₂) entre 80 y 250 km de altitud.
- Cada especie y altitud genera colores diferentes.
Emisión fotónica
- Los átomos excitados liberan fotones al relajarse.
- Principales líneas: 557.7 nm (verde) y 630.0 nm (rojo) para oxígeno; 427.8 nm (azul‑violeta) para N₂⁺.
Aurora Boreal vs. Aurora Austral
Aspectos comparativos
- Ubicación geográfica
Aurora boreal: latitudes > 66° N (Círculo Polar Ártico).
Aurora austral: latitudes > 66° S (Círculo Polar Antártico).
- Nombre científico
Aurora Australis (del latín “australis”, del sur).
- Simetría y simultaneidad
- Accesibilidad humana
Austral: menos accesible por la escasa población permanente en la Antártida; observaciones se realizan desde bases científicas o barcos de expedición.
- Carga cultural
Austral: menor tradición mitológica, aunque marinos y exploradores han dejado relatos históricos.
- Infraestructura investigadora
Austral: datos principalmente de satélites y estaciones transitorias (p. ej., bases South Pole y McMurdo).
En términos físicos no existen diferencias sustanciales; la aurora es un fenómeno global con dos caras espejo.
Clima Espacial y su relación con las Auroras
Principales impulsores solares
- Viento solar de alta velocidad (HSS) que proviene de los corones agujeros.
- Eyecciones de masa coronal (CME) – nubes de plasma y campo magnético que llegan a la Tierra en 1‑4 días.
- Tormentas solares – combinaciones de flares X‑ray, HSS y CME que aumentan densidad y energía del viento solar.
Índices de actividad auroral
- Kp: índice planetario de actividad geomagnética (0‑9). Utilizado para predecir la visibilidad auroral.
- AE: índice de electrojet auroral (nT), mide corrientes en la zona auroral.
- Dst: índice de perturbación del anillo ecuatorial (nT), indica tormentas magnéticas intensas.
- F10.7: flujo de radio solar a 10.7 cm, proxy de actividad solar a medio plazo.
Cuando Kp ≥ 5 la zona auroral se desplaza a latitudes más bajas, lo que permite observar auroras en regiones “más templadas”. En eventos extremos (Kp = 9) la zona puede bajar hasta 40° N/S.
Modelos de predicción
Magnetocone (NASA) y Ovtion (ESA) emplean datos en tiempo real del viento solar (satélites ACE y DSCOVR) para estimar el campo eléctrico Dawn‑Dusk y predecir la expansión auroral.
Aplicaciones de pronóstico auroral (SpaceWeatherLive, AuroraWatch UK) combinan Kp, Bz del campo interplanetario y densidad del viento solar para ofrecer alertas locales con horizonte de 1‑3 horas.
Observación de Auroras
Cuándo verlas:
- Época del año: otoño‑invierno, cuando las noches son largas.
- Fase solar: máxima del ciclo solar (aprox. cada 11 años).
- Actividad geomagnética: Kp ≥ 4 y Bz del campo interplanetario orientado sur (Bz < 0).
- Condiciones locales: cielo claro, ausencia de contaminación lumínica, luna nueva o mínima.
Lugares privilegiados:
- Tromsø (Noruega) 69.6° N fácil acceso.
- Abisko (Suecia) 68.4° N alta probabilidad de cielos despejados.
- Fairbanks (Alaska) 64.8° N buena ubicación media.
- Yellowknife (Canadá) 62.4° N escasas nubes.
- Isla de Svalbard (Noruega) 78.2° N auroras casi garantizadas en invierno polar.
- Base Rothera (Antártida) 67.5° S auroras australes intensas para expediciones.
- Tierra del Fuego (Chile‑Argentina) 55‑60° S buenas para auroras australes suaves.
Equipo recomendado
Cámara DSLR o mirrorless con lente gran angular (f ≤ 2.8).
ISO entre 800 y 3200, tiempo de exposición 5‑30 s según la intensidad.
Trípode robusto. Aplicaciones de pronóstico auroral para planificar sesiones.
Ropa térmica (capas de lana/sintética, gorro, guantes, botas impermeables).
Ciencia y Auroras
Estudios de la magnetosfera
Satélites: Cluster (ESA), THEMIS (NASA), Swarm (ESA), MMS (NASA) miden campos magnéticos, partículas y ondas.
Modelos globales: BATS‑R‑US y OpenGGCM simulan la interacción solar‑terrestre y la generación de corrientes aurorales.
Corrientes aurorales y sus efectos
- Electrojets: corrientes intensas (hasta varios cientos de kA) que fluyen en la ionosfera polar.
- Geomagnetically induced currents (GIC): pueden dañar redes eléctricas y tuberías.
- Aumento de la densidad atmosférica en la termosfera: eleva la resistencia del arrastre satelital, alterando órbitas de satélites en LEO (p. ej., ISS).
Aplicación a la predicción del clima espacial
- Entender las auroras mejora la alerta temprana de tormentas geomagnéticas, protegiendo infraestructuras críticas.
- Optimiza la planificación de misiones a alta latitud y lanzamientos de satélites.
- Proporciona analogías para procesos de aceleración de partículas en otras atmósferas planetarias (Júpiter, Saturno).
Las Auroras en la Cultura y la Historia
Culturas y sus creencias
- Nórdicos: dragones voladores y el puente Bifrost del arcoíris.
- Inuit: espíritus de los muertos que bailan en el cielo.
- Pueblos Sami: luz de animales celestiales que guían los rebaños.
- Eslavos: señal de batallas entre dioses celestiales.
- Marineros Europeos: “fuego del infierno”, presagio de tormentas o naufragios.
- Culturas del sur (Māori, pueblos de la Patagonia): fuego de los dioses que ilumina la noche antártica.
Estas leyendas han inspirado arte, música, literatura y literatura científica‑cultural, como la novela “The Northern Lights” de Philip Pullman.
Futuro de la investigación Auroral
Áreas de desarrollo previsto
- Satélites constelaciones (CubeSats) en órbita polar para mapear la precipitación de electrones con resolución de segundos.
- Expansión de redes ground‑based (SuperMAG, cámaras All‑Sky Imagers) en latitudes medias para detectar expansión auroral temprana.
- Modelos de inteligencia artificial que combinan datos solares, magnetosféricos y atmosféricos para pronósticos de 1‑2 horas con alta precisión.
- Relevancia para la exploración lunar y marciana: los procesos aurorales terrestres sirven como analogías para la interacción plasma‑atmósfera en otros cuerpos.
- Programas educativos y turismo sostenible (Aurora Schools, tours de bajo impacto) para difundir el fenómeno sin dañar los entornos naturales.
Dudas mas usuales del fenómeno de las Aurosas:
¿Se pueden ver auroras en latitudes bajas?
Sí. En periodos de intensa actividad geomagnética (Kp ≥ 7) la zona auroral puede descender hasta latitudes de 40° N/S, permitiendo avistamientos en ciudades como Londres, Chicago o Santiago bajo condiciones óptimas.
¿Por qué el verde es el color más frecuente?
El oxígeno a unos 100 km de altitud emite luz verde (557.7 nm) cuando es excitado por electrones de energía ≈ 2‑5 eV. Esta transición es muy eficiente y el oxígeno es abundante, de ahí la predominancia del verde.
¿Las auroras pueden dañar la visión humana?
No. La luminosidad de una aurora es comparable a la de una noche sin luna. No hay riesgo de daño ocular.
¿Cuál es la relación entre auroras y la radio?
La precipitación de electrones genera la auroral kilometric radiation (AKR) y aumenta la absorción de ondas HF en la ionosfera, afectando las comunicaciones de radio de corta distancia.
¿Puedo predecir auroras con mi teléfono?
Sí. Varias aplicaciones (My Aurora Forecast, Aurora Alerts) usan datos de NOAA, ESA y otros organismos para proporcionar índices Kp y alertas locales. La predicción a corto plazo sigue siendo estadística, no determinista.
Las Auroras Boreal y Austral son la manifestación visible de la energía que el Sol transfiere a la Tierra a través del clima espacial. Entender su origen y dinámica nos permite proteger infraestructuras críticas, planificar misiones espaciales y conectar a la humanidad con la grandeza del cosmos. Cada destello verde, rojo o violeta que danza en los cielos polares es, en esencia, un recordatorio de que nuestro planeta está inmerso en una danza constante con su estrella madre, el Sol, la más grande de nuestro sistema solar.