¿Qué son las auroras boreales?

Partículas que vienen del Sol

El Sol no solo manda luz: también expulsa sin parar un chorro de partículas cargadas, el viento solar. La mayor parte lo desvía el campo magnético terrestre, la magnetosfera, que actúa como un escudo —la NASA lo compara con una bandera sacudida por una brisa fuerte que empuja contra la tela.^[2] Pero cuando el campo magnético que trae el viento solar apunta en sentido contrario al de la Tierra, las líneas de uno y otro se “encastran” en un proceso llamado reconexión magnética, parecido a cuando un imán se pega de golpe a una heladera. Esa reconexión libera una cantidad enorme de energía, que empuja millones de amperios de corriente hacia la atmósfera por los embudos magnéticos que hay en los polos.^[2]

Ahí, esas partículas chocan con los átomos y moléculas del aire —sobre todo oxígeno y nitrógeno— a alturas de entre 100 y 400 km, muy por encima de donde vuela un avión comercial (unos 10 km) y por encima incluso de la Estación Espacial Internacional (unos 400 km). El choque no quema ni ioniza todo el aire: excita los electrones de esos átomos, que saltan a un nivel de energía más alto y, al volver a su estado normal, sueltan esa energía en forma de luz. Es el mismo principio que un cartel de neón, pero a escala planetaria y con el aire de la atmósfera como gas.

Cada gas, y cada altura, da un color distinto. El oxígeno emite su línea verde más conocida —557,7 nanómetros— cuando el electrón vuelve a su estado base después de apenas un segundo; esa es la aurora que más se ve, en parte porque el ojo humano es especialmente sensible al verde.^[1] Más arriba, donde el aire es tan tenue que un átomo de oxígeno excitado tarda más de 150 segundos en chocar con otro y perder energía de otra forma, alcanza a emitir su línea roja antes de desexcitarse. El nitrógeno molecular, por su parte, aporta los tonos violeta y azulado en las capas más bajas.

Cómo lo sabemos

Que la aurora sea luz emitida por átomos excitados no es una suposición: se puede medir con un espectrómetro, un instrumento que separa la luz por longitud de onda, igual que un prisma pero con una lectura precisa en nanómetros. Apuntado al cielo durante una aurora, el espectrómetro no muestra un arcoíris continuo sino líneas angostas en posiciones exactas —557,7 nm, 630 nm, bandas del nitrógeno— que coinciden con las que se obtienen en el laboratorio al excitar oxígeno y nitrógeno puros en un tubo de descarga. Esa coincidencia es la que permitió identificar, ya en el siglo XX, qué gas y qué altura corresponden a cada color, y hoy es la base de las “cámaras de todo el cielo” que las agencias espaciales usan para fotografiar auroras toda la noche y clasificar sus colores automáticamente.

El vínculo entre el viento solar, la magnetosfera y las auroras se confirmó con satélites. La misión THEMIS de la NASA, con varias sondas idénticas repartidas en distintos puntos de la magnetosfera, registró en 2008 el momento exacto en que una reconexión magnética en la cola de la magnetosfera —del lado opuesto al Sol— disparaba una “subtormenta” auroral unos minutos después, con las sondas más cercanas a la Tierra detectando primero el chorro de partículas.^[2] Eso resolvió una discusión de décadas sobre si las subtormentas arrancaban cerca de la Tierra o lejos, en la cola magnética: arrancan lejos, y la energía viaja hacia adentro. Queda por entender en detalle qué dispara el momento preciso de cada reconexión, así que las predicciones de “cuándo” y “con qué intensidad” habrá aurora siguen siendo probabilísticas, no exactas.

Lo que se suele decir mal

Es común escuchar que la aurora “es el reflejo” del campo magnético o algo que “se ve” en el campo magnético mismo; no es así, el campo magnético es invisible y solo actúa como guía de las partículas. Tampoco es un fenómeno exclusivo de las zonas polares en sentido estricto: con una tormenta geomagnética lo bastante fuerte, como la de Carrington en 1859, el óvalo auroral se agranda tanto que la aurora se vio hasta cerca del ecuador. Y el color no depende del “frío” ni de la contaminación lumínica, como a veces se cree, sino pura y exclusivamente del gas y la altura a la que ocurre el choque.