Se ha confirmado que la gigantesca aurora uniforme vista desde el suelo en la noche de Navidad de 2022 es una aurora de lluvia polar. Esta fue la primera observación terrestre de la aurora de lluvia polar. A diferencia de las auroras típicas que son impulsadas por los electrones incidentes almacenados en la cola magnética de la magnetosfera de la Tierra, la aurora de lluvia polar está formada por electrones que viajan directamente desde la corona solar a las regiones polares de la Tierra a lo largo de líneas abiertas del campo magnético para culminar en “polares”. Lluvia” precipitación de electrones que dan lugar a emisiones ópticas al interactuar con los átomos de oxígeno y nitrógeno de la atmósfera.
La historia de las auroras, los espectáculos de luces coloridas y deslumbrantes (llamadas auroras boreales o auroras boreales en la región del polo norte y auroras australes o auroras australes en la región del polo sur) comienza en la capa coronal de la atmósfera solar. La temperatura de esta capa atmosférica solar es extremadamente alta. Mientras que la temperatura del capa de fotosfera (que se trata como la superficie del sol porque esto es lo que podemos observar con la luz) es de aproximadamente 6000 Kelvin, la temperatura promedio de la corona está entre 1 y 2 millones de Kelvin debido a la 'Paradoja del Calentamiento Coronal'. Una temperatura tan alta convierte a la corona en una capa de plasma sobrecalentado. El viento solar, compuesto de partículas cargadas eléctricamente de alta energía (como electrones, protones, partículas alfa e iones pesados) emana continuamente de la capa coronal en todas direcciones, incluida la dirección de la Tierra.
El viaje de ida de las partículas cargadas de energía desde el Sol a la Tierra no es sencillo ni directo. Normalmente, las partículas ionizadas son desviadas por el campo magnético de la Tierra (magnetosfera), por lo que las formas de vida y los sistemas eléctricos de la Tierra no se ven afectados por los efectos nocivos del viento solar.
Sin embargo, en el caso de una eyección masiva de partículas cargadas desde el sol, como en el caso de la eyección de masa coronal (CME), la magnetosfera de la Tierra queda abrumada y se produce una tormenta magnética. La tormenta tensiona la magnetosfera hasta que retrocede arrojando algunas de las partículas cargadas hacia la Tierra.
La banda retráctil del campo magnético arrastra los electrones del viento solar hacia las regiones polares donde se observan auroras entre 100 y 300 km sobre la superficie en la atmósfera superior. La contribución de los protones y otros iones del viento solar en la formación de las auroras es insignificante.
Las auroras son básicamente emisiones ópticas de átomos de oxígeno y nitrógeno excitados por electrones energéticos que se precipitan de la magnetosfera a lo largo de las líneas cerradas del campo magnético de la Tierra (precipitación energética de electrones o EEP se refiere a la deposición de energía de electrones en la atmósfera). La interacción de electrones energéticos con el oxígeno de la atmósfera es responsable de los colores verde y rojo, mientras que la interacción con el nitrógeno conduce a la producción de tonos azules y rojos intensos.
Por lo tanto, la formación de la aurora es impulsada por los electrones incidentes almacenados en la cola magnética (la región de la magnetosfera de la Tierra que es arrastrada por el viento solar hacia una enorme cola en dirección opuesta al sol). Los electrones almacenados en la magnetosfera se energizan gracias al viento solar y luego se precipitan en la atmósfera en ráfagas en las regiones polares para dar origen a la aurora.
Aurora de lluvia polar
Sin embargo, en raras ocasiones, las auroras se forman por electrones que viajan directamente desde la corona solar a las regiones polares de la Tierra a lo largo de líneas abiertas del campo magnético para culminar en la precipitación de electrones de la “lluvia polar”. Esta precipitación de electrones resulta intensa cuando la densidad del viento solar es baja. Las emisiones ópticas provocadas por dichos electrones son débiles y la aurora formada se llama “aurora de lluvia polar”.
Las auroras polares de lluvia han sido observadas en pocas ocasiones desde el espacio por los satélites. Sin embargo, las instalaciones terrestres nunca detectaron ningún caso.
el 25th-26th En diciembre de 2022, las cámaras terrestres de la región ártica captaron una aurora atípica cuando el viento solar casi había desaparecido. La aurora observada fue uniforme y de tamaño gigantesco. No parecía una aurora típica. Una aurora típica del casquete polar es un espectáculo de luces deslumbrantes y coloridas que muestra un patrón dinámico de luces parecidas a un arco iris. Puede aparecer como cortinas, rayos, espirales o destellos cambiantes. aurora theta Parece la letra griega theta (un óvalo con una línea que cruza el centro) cuando se observa desde arriba mediante satélites. Las auroras theta también se conocen como 'arcos transpolares' debido a la aparición de arcos de gran escala cuando se ven desde arriba. 'Arcos alineados con el sol.' Son arcos aurorales pequeños y tenues observados desde observatorios terrestres. Un extremo de los arcos está dirigido al Sol, por lo que se llama "Arcos alineados con el sol. "
La aurora observada en la noche de Navidad de 2022 fue suave, difusa y de tamaño gigantesco. No parecía una aurora típica, por lo que se pensó que era una aurora de lluvia polar. Para confirmar esto, los investigadores investigaron esto utilizando datos satelitales y terrestres.
Las imágenes de satélite mostraron que al principio la región del casquete polar estaba completamente vacía. El casquete polar comenzó a llenarse de una tenue y difusa aurora el 25th Diciembre. Posteriormente, casi toda la región del casquete polar pronto quedó cubierta por emisiones intensas pero menos estructuradas. Este llenado a gran escala del casquete polar por auroras difusas continuó durante aproximadamente 28 horas. La intensa emisión dentro del casquete polar comenzó a desvanecerse la mañana del 26th Diciembre y en unas pocas horas, la estructura de la aurora había vuelto a su distribución normal y el casquete polar volvía a estar vacío.
La precipitación de electrones de la lluvia polar generalmente ocurre en un solo hemisferio dependiendo de la orientación del campo magnético interplanetario (FMI). Imágenes de satélite simultáneas mostraron un completo llenado del casquete polar en el hemisferio norte mientras que el casquete polar del hemisferio sur estaba vacío. Esta asimetría interhemisférica observada y la orientación esperada del FMI sugirieron fuertemente que la aurora a gran escala detectada dentro del casquete polar del hemisferio norte era una aurora de lluvia polar. La asimetría interhemisférica también se observó en los datos electrónicos. Además, la correlación entre el momento de la desaparición del viento solar y el del llenado del casquete polar fue muy buena.
Las mediciones ópticas realizadas desde una instalación terrestre en la ciudad ártica de Longyearbyen el 25th -26th Diciembre mostró que los electrones de alta energía (>1 keV) formaban el componente principal de la precipitación de electrones. El satélite también observó una afluencia de electrones de alta energía. Como resultado, la aurora era visible desde la Tierra en forma de brillantes emisiones verdosas.
En un estudio anterior, se demostró que la aurora de lluvia polar se mueve en dirección contraria al sol a 150 metros/seg. En el caso de la aurora atípica vista en la noche de Navidad de 2022, el análisis de los datos ópticos de la sección transversal indicó que la aurora se propagó en dirección contraria al sol; sin embargo, la velocidad de la aurora vista desde el suelo fue de dos a tres veces más rápida.
Así, la gigantesca aurora uniforme visible desde la tierra la noche de Navidad de 2022 fue una aurora de lluvia polar. Esta fue la primera observación desde tierra de la aurora de lluvia polar, un aspecto único de la compleja conexión Sol-Tierra.
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Referencias:
- Hosokawa, K. et al 2024. Aurora excepcionalmente gigantesca en el casquete polar en un día en el que el viento solar casi desapareció. LA CIENCIA AVANZA. 21 de junio de 2024. Vol. 10, Número 25. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adn5276
- SWPC, NOAA. Aurora. Disponible en https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/aurora
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