Aurora borealis in Skulsfjord.Reflections on seawater.Snowcapped stones on the shore.
Un estudio reciente revela que los electrones acelerados por la energía solar navegan suavemente el campo magnético de la Tierra, produciendo auroras boreales.
En la oscuridad helada de las noches nórdicas, un espectáculo lumínico enciende la bóveda celeste cuando el Sol no está. Por milenios, las auroras boreales han despertado la curiosidad mística y científica de los seres humanos. Aunque se sabía que están relacionadas con el campo magnético de la Tierra, nunca antes se había podido descifrar con claridad qué era lo que propulsa este fenómeno natural. Hoy, un equipo de físicos podría tener la respuesta.
Para investigar el origen de las auroras boreales, el equipo de científicos encargados de conducir el estudio partió de la base de que se producen porpartículas arrastradas por tormentas solares. Una vez impactadas por la radiación solar, éstas son aceleradas por las líneas del campo magnético terrestre hacia las latitudes más boreales del planeta. Desde ahí, llueven en la atmósfera superior, generando caminos de luces verdosas en medio de la noche.
Por primera vez, sin embargo, los físicos confirmaron que el mecanismo que opera detrás de esta dinámica está dado por ondas electromagnéticas poderosas, que aceleran los electrones a lo largo del campo magnético. Estas condiciones se replicaron en un laboratorio, según el artículo publicado en Nature Communications,produciendo el mismo efecto que se puede apreciar en las noches nórdicas.
De acuerdo con Craig Kletzing, investigador de la Universidad de Iowa, este tipo de experimentos proveen de mediciones clave que confirman lo que ya se sabía a nivel teórico: “[…], de hecho, explican una forma importante en la que se crean las auroras”. Las responsables, según los resultados arrojados en un entorno controlado, son las olas de Alfvén.
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Navegar el campo magnético de la Tierra
Northern lights over Uttakleiv Beach in the Lofoten islands.
No es la primera vez que se habla de las olas de Alfvén. Por el contrario, han sido motivo de estudio científico desde la década de los 40. Se conocen como “ondas transversales en un fluido eléctrico que se propagan a lo largo de las líneas del campo magnético”, de acuerdo con Michael Starr de Science Alert. Hoy sabemos que son el mecanismo fundamental para el transporte de energía que pueden, además, acelerar partículas en la atmósfera del planeta.
Este mismo efecto se replica en las auroras boreales en las latitudes más altas de la Tierra. Aunque determinar el papel que estas ondas juegan en la aceleración de partículas en el campo magnético terrestre fue un reto, el equipo de Kletzing cree tener mediciones exactas que comprueban su hipótesis:
“Este desafiante experimento requirió la medición de una población muy pequeña de electrones que se mueven hacia abajo de la cámara del LAPD a casi la misma velocidad que las ondas de Alfvén, que suman menos de uno en mil de los electrones en el plasma”, explicó Troy Carter, físico de UCLA.
Desde el laboratorio, los físicos observaron que las ondas de Alfvén transferían energía a los electrones con una resonancia con las ondas. Visto de otra manera, los electrones surfeabanencima de las olas de Alfvén continuamente, hasta que la onda terminaba su camino. Al proceso se le conoce como amortiguamiento de Landau, que elimina la inestabilidad de las partículas.
A nivel de lo que sucede con las auroras boreales, se puede apreciar el mismo fenómeno. Las partículas de energía navegan con suavidad el campo magnético de la Tierra. De esta manera, generan despliegues de luz impresionantes sobre la bóveda celeste.
