Conecte con nosotros

Tecnología

Aurora boreal causada por poderosas ondas electromagnéticas que aceleran los electrones hacia la Tierra

Publicado

en

Los científicos han confirmado que las luces del norte son causadas por electrones acelerados que se lanzan a la Tierra durante las tormentas geomagnéticas.

Las auroras boreales, o auroras boreales, han fascinado a la humanidad durante milenios, pero la forma exacta en que se crean sigue siendo un misterio.

Ahora los científicos dicen que tienen pruebas definitivas de que el espectacular brillo cósmico es causado por poderosas ondas electromagnéticas, llamadas ondas Alfven, que aceleran los electrones hacia la Tierra bajo ciertas condiciones.

Fue en 1946 cuando el físico ruso Lev Landau teorizó por primera vez que los electrones «surfeaban» en el campo eléctrico de una onda, un proceso que llamó amortiguación de Landau.

En un estudio publicado esta semana en la revista Comunicaciones de la naturaleza, los científicos de la Universidad de Iowa confirmaron las predicciones de Landau y señalaron definitivamente que el efecto es el causante de la aurora boreal.

« Las mediciones revelaron que esta pequeña población de electrones experimenta una ‘aceleración resonante’ por el campo eléctrico de la onda Alfven, similar a un surfista que atrapa una ola y se acelera continuamente a medida que el surfista se mueve junto con la ola », dijo el físico Greg Howes, un co- autor.

Desplácese hacia abajo para ver el video

Los científicos han confirmado que las auroras boreales son causadas por electrones acelerados que se lanzan a la Tierra durante las tormentas geomagnéticas.

Los seres humanos han observado la aurora boreal durante milenios: en el antiguo folclore chino, una joven que fue testigo de las luces dio a luz al emperador Xuanyuan, el legendario antepasado de todos los chinos.

Un relato noruego de 1230 d.C. atribuye las auroras boreales al océano en llamas, mientras que Benjamin Franklin teorizó en 1778 que una aurora fue causada por la nieve y el hielo que intensificaron las cargas eléctricas en los polos.

Algunos pueblos nativos americanos creían que las luces eran los espíritus de sus amigos fallecidos bailando en el cielo, y los soldados confederados que vieron el efecto durante la Batalla de Gettysburg asumieron que su presencia tan al sur significaba que Dios estaba del lado del Sur.

En realidad, las erupciones solares y otras reacciones volátiles en el Sol impactan los vientos solares y, a veces, pueden desencadenar tormentas geomagnéticas severas.

Representación de un artista de electrones acelerados por ondas Alfven que causan una exhibición brillante

Representación de un artista de electrones acelerados por ondas Alfven que causan una exhibición brillante

Estas tormentas impulsan un proceso llamado «reconexión magnética» en el que las líneas del campo magnético se rompen y se reforman, volviendo hacia la Tierra «como una banda de goma estirada que se suelta repentinamente», según Howes.

Ese retroceso lanza ondas Alfven que viajan hacia la Tierra a lo largo del campo magnético. En altitudes por debajo de las 12.000 millas, donde la velocidad de la onda Alfven excede la velocidad térmica del electrón, los electrones se mueven en la misma dirección que la onda Alfven se acelera.

Viajando a velocidades de hasta 45 millones de millas por hora, los electrones ‘fluyen a lo largo del campo magnético de la Tierra’, Howes explicado, ‘eventualmente chocando con los átomos y moléculas de oxígeno y nitrógeno en el aire fino de la atmósfera superior.’

Ese impacto provoca la brillante cortina de luz que conocemos como Aurora Borealis.

Si bien este fenómeno se ha entendido durante más de 40 años, un equipo de físicos dirigido por la Universidad de Iowa lo simuló en el laboratorio por primera vez.

Descripción general de la aceleración de los electrones aurorales por ondas de Alfven

Descripción general de la aceleración de los electrones aurorales por ondas de Alfven

Los electrones navegan en ondas Alfven que viajan a lo largo del campo magnético de la Tierra (líneas azules) hasta las regiones de latitudes altas de la Tierra.

Los electrones navegan en ondas Alfven que viajan a lo largo del campo magnético de la Tierra (líneas azules) hasta las regiones de latitudes altas de la Tierra.

Con fondos de la NASA, el Departamento de Energía y la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., Los investigadores llevaron a cabo numerosas simulaciones utilizando el Dispositivo de Plasma Grande (LPD) en la Instalación de Ciencias del Plasma Básico de UCLA para mostrar que las ondas Alfven aceleraron los electrones hacia la Tierra, causando el efecto brillante Aurora boreal.

«Estos experimentos nos permiten hacer las mediciones clave que muestran que las mediciones espaciales y la teoría, de hecho, explican una forma importante en la que se crean las auroras», dijo el coautor Craig Kletzing.

Los investigadores también recrearon el campo magnético de la Tierra dentro de una cámara especial utilizando las poderosas bobinas de campo magnético del LPD, luego generaron plasma similar al que existe en el espacio cerca de la Tierra.

Una vista del dispositivo de plasma grande en la instalación de ciencia básica del plasma de UCLA

Una vista del dispositivo de plasma grande en la instalación de ciencia básica del plasma de UCLA

« Utilizando una antena especialmente diseñada, lanzamos ondas Alfven hacia abajo de la máquina, como si moviéramos una manguera de jardín hacia arriba y hacia abajo rápidamente, y observamos la onda viajar a lo largo de la manguera », dijo Howes. CNN.

Cuando los electrones «surfearon» la onda, midieron cómo estaban ganando energía.

Aunque no pudieron recrear el resplandor de la aurora boreal, dijo Howes, sus medidas coincidieron con las predicciones de sus simulaciones, « lo que demuestra que los electrones que navegan en las ondas Alfven pueden acelerar los electrones ». [up to speeds of 45 million mph], ‘que puede causar el efecto aurora.

Su investigación también fue apoyada por astronautas en misiones espaciales que frecuentemente encuentran ondas Alfven viajando hacia la Tierra por encima de las auroras, ‘presumiblemente acelerando electrones en el camino’, según un comunicado de la Universidad de Iowa.

La aurora boreal vista sobre la mina Zapolyarnaya-2 en Vorkuta, noroeste de Rusia

La aurora boreal vista sobre la mina Zapolyarnaya-2 en Vorkuta, noroeste de Rusia

Dado que el proceso ocurre constantemente, no hay una temporada oficial de auroras boreales. Pero su mejor oportunidad de verlos es de septiembre a marzo en áreas dentro del Círculo Polar Ártico, como Alaska, Islandia, el norte de Rusia y el norte de Canadá, especialmente durante los equinoccios de primavera y otoño.

Ocasionalmente, si los vientos solares son más intensos, la aurora se puede ver en latitudes más bajas.

Las auroras boreales son un fenómeno voluble: saber qué las causa es una cosa, pero entender por qué algunas son más brillantes que otras «sigue siendo un desafío sin resolver», dijo Howes a CNN.

Él espera que más observaciones desde el espacio permitan a los astrónomos eventualmente ayudar a predecir la fuerza de las ondas Alfven durante cualquier tormenta geomagnética dada.

Fuente de la Noticia

Tendencias