Gairebé totes les persones han sentit a parlar o han vist una aurora boreal a les fotos. Alguns altres han tingut la sort de veure-les en persona. Però molts desconeixen com es formen i per què.
Una aurora boreal comença amb una lluentor fluorescent a l'horitzó. Després disminueix i sorgeix un arc il·luminat que de vegades es tanca en forma de cercle molt brillant. Però, com es forma i amb què està relacionada la seva activitat?
Formació de les aurores boreals
La formació de les aurores boreals està relacionada amb la activitat del sol, la composició i les característiques de l'atmosfera terrestre. Per comprendre millor aquest fenomen, és interessant llegir sobre huracans espacials i com aquests influeixen en la generació d'aurores boreals.
Les aurores boreals es poden observar en una zona circular sobre els pols de la Terra. Però, d'on provenen? Provenen de el Sol. Hi ha un bombardeig de partícules subatòmiques de el Sol formades en les tempestes solars. Aquestes partícules van des del violeta a l'vermell. El vent solar va alterant les partícules i quan es topen amb el camp magnètic terrestre es desvien i només es veu part d'ella en els pols.
Els electrons que conformen les radiacions solars produeixen una emissió espectral quan arriben a les molècules de gas que es troben a la magnetosfera, part de l'atmosfera terrestre que protegeix a la Terra de vent solar, i provoquen una excitació a nivell atòmic que dóna com a resultat una luminescència. Aquesta luminiscència s'estén per tot el cel, donant lloc a tot un espectacle de la natura.
Estudis sobre l'aurora boreal
Hi ha estudis que investiguen les aurores boreals quan es produeix vent solar. Això passa perquè, tot i que se sap que les tempestes solars tenen un període aproximat de 11 anys, no és possible pronosticar quan tindrà lloc una aurora boreal. Per a totes les persones que volen veure l'aurora boreal, això és un fastigueig. Viatjar fins als pols no és barat i no poder veure l'aurora és molt depriment. A més, pot ser útil conèixer les aurores boreals a Espanya per a aquells que no puguin viatjar lluny.
Per entendre com es formen les aurores boreals, és fonamental conèixer els dos elements clau que intervenen en la creació: el vent solar i la magnetosfera. El vent solar és un flux de partícules carregades elèctricament, principalment electrons i protons, que s'emeten des de la corona solar. Aquestes partícules viatgen a velocitats impressionants, que poden assolir fins a 1000 km/s, i són transportades pel vent solar cap a l'espai interplanetari.
La magnetosfera, per la seva banda, actua com un escut que protegeix la Terra de la majoria de partícules del vent solar. No obstant això, a les regions polars, el camp magnètic terrestre és més feble, cosa que permet que algunes partícules penetrin a l'atmosfera. Aquesta interacció és més intensa durant les tempestes geomagnètiques, quan el vent solar és més fort i pot causar pertorbacions a la magnetosfera.
Interacció de les partícules amb l'atmosfera terrestre
Quan les partícules carregades del vent solar aconsegueixen penetrar a l'atmosfera terrestre, interactuen amb els àtoms i molècules que hi són presents, principalment oxigen i nitrogen. Aquest procés d'interacció és el que dóna lloc a les aurores boreals, generant els colors i les formes que observem al cel. Les partícules solars transfereixen energia als àtoms i molècules de l'atmosfera, excitant-los i portant-los a un estat de més energia.
Quan els àtoms i molècules arriben a aquest estat excitat, tendeixen a tornar al seu estat fonamental, alliberant l'energia addicional en forma de llum. Aquest procés d'emissió de llum és el que produeix els colors característics de les aurores boreals. La longitud d'ona de la llum emesa depèn del tipus d'àtom o molècula involucrat i del nivell d'energia assolit durant la interacció, cosa que es pot explorar més a les capes de l'atmosfera de la Terra.
L'oxigen és responsable dels dos colors primaris de les aurores. El verd/groc es produeix a una longitud d'ona energètica de 557,7 nm, mentre que el color més vermell i morat el produeix una longitud menys freqüent en aquests fenòmens, a 630,0 nm. En particular, un àtom d'oxigen excitat triga gairebé dos minuts a emetre un fotó vermell, i si un àtom xoca amb un altre durant aquest temps, el procés es pot interrompre o acabar. Per això, quan veiem aurores vermelles, el més probable és que es trobin als nivells més alts de la ionosfera, aproximadament a 240 quilòmetres d'alçada, on hi ha menys àtoms d'oxigen que interfereixin entre si.
Colors i gasos: oxigen i nitrogen
Els colors de les aurores boreals són el resultat de la interacció de les partícules solars amb diferents gasos a l'atmosfera terrestre. L'oxigen i el nitrogen són els principals responsables de la varietat de tons que observem al cel durant una aurora boreal. L'oxigen, quan és excitat per les partícules solars, pot emetre llum verda o vermella, depenent de l'altitud a què es produeixi la interacció. A altituds més baixes, al voltant de 100 quilòmetres, l'oxigen emet llum verda, mentre que a altituds més altes, al voltant de 200 quilòmetres, emet llum vermella. Per a un enteniment més complet daquest fenomen, es recomana llegir sobre el fred en nits clares, que és quan aquestes aurores són més visibles.
El nitrogen, per la seva banda, contribueix als tons blavosos i porpres de les aurores boreals. Quan les partícules solars exciten les molècules de nitrogen, aquestes poden emetre llum blava o porpra, creant un contrast amb els colors produïts per l'oxigen. La combinació daquests colors dóna lloc a les impressionants aurores multicolors que il·luminen el cel nocturn a les regions polars.
Els colors de les aurores boreals
Tot i que les aurores boreals són comunament associades amb un brillant color verd, en realitat poden presentar una varietat de colors. El verd és el més freqüent a causa de l´excitació d´àtoms d´oxigen a uns 100 quilòmetres d´alçada. No obstant això, a diferents altituds i amb diferents tipus de gasos, poden aparèixer altres colors:
- Color verd: produït per l´excitació de l´oxigen a 100 km d´alçada.
- Color vermell: generat per l'oxigen a altituds més altes, al voltant de 200 km.
- Color blau: causat per la interacció de les partícules solars amb el nitrogen.
- Color porpra: també resultat de l'excitació del nitrogen, que afegeix un contrast als llums verds i vermells.
Aurores en altres planetes
Les aurores no són exclusives de la Terra. Gràcies a les observacions realitzades pel Telescopi Espacial Hubble i les sondes espacials, hem pogut detectar aurores en altres planetes del sistema solar, com Júpiter, Saturn, Urà i Neptú. Encara que el mecanisme bàsic per a la formació d'aurores és similar en tots aquests planetes, hi ha diferències notables quant al seu origen i característiques. Per comprendre millor aquestes diferències, es pot investigar sobre fenòmens meteorològics espectaculars.
A Saturn, les aurores són similars a les de la Terra pel que fa al seu origen, ja que també resulten de la interacció entre el vent solar i el camp magnètic del planeta. No obstant això, a Júpiter, el procés difereix per la influència del plasma produït per la lluna Io, que contribueix a la formació d'aurores intenses i complexes. Aquestes diferències fan que l'estudi de les aurores en altres planetes sigui un camp de recerca fascinant, que ens permet entendre millor els processos físics que tenen lloc al sistema solar.
Les aurores a Urà i Neptú també presenten trets distintius, a causa de la inclinació dels seus eixos magnètics i la composició de les seves atmosferes. Aquestes divergències en l'estructura i la dinàmica dels camps magnètics d'aquests planetes influeixen en la forma i el comportament de les aurores, oferint una oportunitat per explorar com canvien aquests fenòmens en diferents entorns planetaris.
A més, s'han detectat aurores en alguns dels satèl·lits de Júpiter, com Europa i Ganímedes, cosa que suggereix la presència de processos magnètics complexos en aquests cossos celestes. De fet, les aurores han estat observades a Mart per la nau Mars Express, durant unes observacions realitzades el 2004. Mart no té un camp magnètic anàleg al terrestre, però sí que posseeix camps locals, associats a la seva escorça, que són responsables de les aurores en aquest planeta.
Aquest fenomen recentment també s'ha observat al Sol, es tracta d'aurores produïdes per electrons que s'acceleren a través d'una taca solar a la superfície, a més hi ha evidència d'aurores en altres estrelles. Això ressalta la importància de les aurores més enllà del nostre planeta, ja que ofereixen informació vital sobre els camps magnètics i les atmosferes d'altres cossos celestes.
Observació de les aurores boreals
Presenciar les aurores boreals és una experiència inoblidable, encara que requereix planificació i paciència. Per millorar les probabilitats d'albirar-les, és essencial triar la època i ubicació propícies. Entre mitjan agost i abril, les nits són més llargues i fosques a les zones polars, incrementant les probabilitats de veure aquest fenomen. Per a aquells interessats en el tema, és útil revisar informació sobre Kiruna, la ciutat de les aurores boreals.
Les regions més aconsellables per observar aurores boreals inclouen Noruega, Islàndia, Finlàndia, Suècia, Canadà i Alaska, on el cel serè i les condicions meteorològiques afavoreixen l'espectacle. És recomanable buscar llocs allunyats de les ciutats per evitar la contaminació lumínica i gaudir duna millor visió. Si vols aprendre més, consulta l'espectacular tempesta d'aurores boreals a Canadà.
A més, resulta crucial preparar-se per al fred i portar vestimenta adequada per a les baixes temperatures. La paciència juga un paper important, ja que les aurores poden sorgir i dissipar-se amb rapidesa. Mantenir-se informat de les previsions d'activitat geomagnètica i comptar amb una càmera idònia ajuden a immortalitzar aquest fenomen en tota la seva esplendor.
Tot i això, el canvi climàtic també ha començat a afectar la visibilitat de les aurores. L'augment de les temperatures i el desglaç polar poden repercutir en la densitat i la composició de l'atmosfera, cosa que podria alterar com s'aprecien les aurores des de la superfície terrestre. A més, la contaminació lumínica creixent a les zones urbanes dificulta la visualització d'aquest fenomen natural, fent que sigui necessari viatjar a àrees remotes per gaudir plenament de l'experiència.
Les aurores boreals són un recordatori de la majestuositat i complexitat del nostre univers. A mesura que avancem en el coneixement d'aquests fenòmens, s'obre un ventall d'oportunitats per explorar la seva bellesa fascinant i els processos físics darrere seu.
