El curioso fenómeno de las auroras polares

Las regiones polares tienen características severas, propias y singulares. Temperaturas extremas, fuertes vientos, escasas precipitaciones, cubierta de hielo y mínima presencia humana son solo algunas de las particularidades comunes más conocidas. Sin embargo, no son las únicas. Existen ciertos fenómenos ópticos propios de la límpida atmósfera de las áreas que rodean los polos Norte y Sur geográficos de la Tierra como los halos –espectro de tonos pálidos alrededor del sol o la luna-; los espejismos –imagen invertida-; el blanqueo –conocido como oscuridad blanca durante el cual no se ven sombras-; o las auroras.

Este espectacular fenómeno que rompe la monocromía de la noche polar, puede observarse desde la Base Belgrano II, la más austral de las instalaciones argentinas en la Antártida, ubicada a 1.300 kilómetros del Polo Sur.

-Dra. Gulisano, ¿qué son las auroras polares?

-Son espectáculos de luces impresionantes en el cielo (a partir de unos 100 km de altitud) que puede extenderse por kilómetros en el cielo nocturno antártico y en nuestro hemisferio reciben el nombre de Auroras Australes para distinguirlas de las boreales que se observan en las altas latitudes del hemisferio norte

-¿Por qué se producen?

-En las zonas polares, existe una región en forma de franja que rodea al polo magnético llamada zona auroral, en la que hay una precipitación intensa de partículas cargadas que forman las llamadas corrientes alineadas con el campo magnético. La energía que transfieren a los átomos de la alta atmósfera logra ionizarlos y crear átomos y moléculas (principalmente oxígeno y nitrógeno) excitados que emiten luz de diferentes colores, algunas de las cuales pueden observarse en el rango visible desde tierra formando las auroras. Los colores observados dependen de la altura y de la clase de molécula y el nivel de excitación alcanzado.

Básicamente el Oxígeno (O) y el Nitrógeno (N) son los gases que definen los colores de la aurora en tonalidades verde y rojo mayoritariamente, y también, en menor medida, puede existir alguna influencia del Hidrógeno y Helio. Los diferentes colores que se corresponden con el espectro del Oxígeno o del Nitrógeno en verde, azul, violeta, rojo, rosa, verdeamarillo, etc., definen la altura en la que se produce el fenómeno. A modo de ejemplo, el nitrógeno puede producir un color rosado a los 90-100 km de altura y un azul a los 120 km. Por su parte, el oxígeno puede generar un rojo por encima de los 200 km y un verde entre los 100-200 km.

-¿Para qué se utiliza en meteorología el término "excitación"?

-Cuando los átomos reciben energía se dice que se "excitan", luego al volver a su estado fundamental -proceso denominado de "des excitación"-, esa energía "extra" absorbida es devuelta en forma de luz, el color de esta luz nos da información del nivel de energía. No se trata de un término meteorológico sino un término referido a la física de la interacción a nivel atómico de los componentes de la atmósfera.

-¿Cuándo y dónde pueden observarse las auroras?

-Estas partículas cargadas pueden entrar a las zonas de alta latitud tanto en el hemisferio Norte como en el Sur, en nuestro caso en la Antártida Argentina excitando los átomos neutros, que emiten luz y producen las auroras australes que se observan en nuestra base más austral, la Base Belgrano II. Son fenómenos que puede observarse bien durante la noche polar,  ya que la luz emitida en el visible puede verse bien contra el cielo nocturno.

-¿Cuánto dura el fenómeno?

-Si bien no existe una duración típica, el fenómeno puede durar desde unos pocos minutos hasta horas.

-¿Se necesitan condiciones meteorológica particulares para poder verlas?

-Sí, para poder observar las auroras polares –que se desarrollan  a partir de los 100 kilómetros de altitud aproximadamente- es necesario que el cielo esté despejado.

-¿Existe algún indicio que permita anticiparlas?

-Sí, por ejemplo cuando hay tormentas geomagnéticas –las perturbaciones del campo magnético pueden medirse con magnetómetros en Tierra– es más probable que se produzca una precipitación de partículas cargadas formando auroras.

La Tierra cuenta con la protección de un campo magnético (es por esto que las brújulas funcionan, la aguja se alinea con el campo magnético terrestre y nos dice la orientación). Este campo magnético de la Tierra –denominado campo geomagnético– puede verse afectado por partículas en movimiento (las partículas cargadas que se mueven son corrientes eléctricas, y las corrientes generan campo magnético) y por la actividad Solar (el Sol también cuenta con un campo magnético, de hecho, expulsa partículas cargadas que se encuentran en el cuarto estado de la materia que es el estado de plasma, este plasma se encuentra magnetizado y llega hasta la Tierra) pudiendo en determinadas circunstancias afectar el campo geomagnético y permitir el ingreso de estas partículas cargadas en la magnetósfera terrestre generando la precipitación de partículas y los efectos aurorales.

Existen índices que pueden calcularse mediante mediciones satelitales y en Tierra, como el llamado AE o auroral electroject (mide las corrientes de las que hacía mención antes) y el índice Dst (que mide la perturbación del campo magnético en Tierra) es por eso que si estos índices alcanzan determinados valores altos es probable anticipar que pueda observarse el fenómeno de auroras.

-¿Se realizan investigaciones en la Base Belgrano II sobre este fenómeno?

-Se realizaron observaciones con una cámara todo cielo –se trata de cámaras con un amplio ángulo de visión que permiten captar fenómenos como las auroras y las estrellas fugaces, entre otros- y se realizaba fotometría para estudiar los gases que interactuaban en los procesos aurorales. A mediados de la década de los 90, la cámara fue removida debido a los fuertes vientos y en la actualidad no se están llevando a cabo esta clase de estudios. De todas maneras, si algún investigador quiere realizar esta clase de estudios en Antártida no tiene más que contactarse con el Instituto Antártico Argentino y allí lo asesoraremos. Otros países realizan estudios con cámara todo cielo y con satélites para estudiar estos fenómenos.