'Auroras Explosivas': ¿Qué Causa Estas Pantallas De Luz Estroboscópica?

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El video de alta velocidad de la aurora boreal ha revelado por qué los gloriosos espectáculos celestiales a veces parpadean como luces estroboscópicas: todo se trata de los gases.

El video de alta velocidad de la aurora boreal ha revelado por qué los gloriosos espectáculos celestiales a veces parpadean como luces estroboscópicas: todo se trata de los gases.

Un equipo de la Universidad de Tokio y el Instituto de Investigación Polar de Japón pasó tres años grabando videos de alta velocidad de la aurora boreal. Estaban buscando imágenes de "auroras explosivas", que se encendían y apagaban en lugar de hacer las formas de cortina que buscan la mayoría de los fotógrafos de auroras.

Lo que encontraron no fue solo el parpadeo bien conocido que ocurre cada décima de segundo, sino también los pulsos más rápidos. Descubrieron que algunas auroras parpadeaban de 50 a 60 veces por segundo, y otras a 80 veces por segundo. [Fotos de la aurora: ver impresionantes vistas de la aurora boreal]

Las auroras suceden cuando las partículas cargadas del sol golpean el campo magnético de la Tierra en altitudes de unos pocos miles de kilómetros. Esas partículas cargadas se conducen a alta velocidad a lo largo de las líneas del campo magnético y chocan con átomos de gas en la atmósfera superior de la Tierra, una región llamada exosfera. Cuando ocurre esa colisión, los átomos de oxígeno y nitrógeno en el aire emiten luz, de acuerdo con el sitio web de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Mientras que el oxígeno emite una luz verde-amarilla o roja, el nitrógeno normalmente emite una luz azul, según la NASA.

La aurora boreal no siempre crea cortinas de color. A veces parpadean como luces estroboscópicas.

La aurora boreal no siempre crea cortinas de color. A veces parpadean como luces estroboscópicas.

Crédito: Atiketta Sangasaeng / Shutterstock

Al observar el video, los investigadores pudieron rastrear los pulsos de luz más rápidos para ver su frecuencia regular, lo que sugiere que el parpadeo ocurre porque algunos átomos tienen lo que se llama una frecuencia de ciclotrón, dijeron. La frecuencia de ciclotrón es la frecuencia con la que un ion, un átomo despojado de uno o más electrones, gira alrededor de una línea de campo magnético en un movimiento en espiral. En el caso del oxígeno, los átomos giran en espiral aproximadamente 10 veces por segundo. Esto crea un ciclotrón de iones electromagnéticos, o onda EMIC, que se propaga a través del gas de las partículas cargadas (llamado plasma). Las ondas EMIC comienzan en lo alto de la atmósfera, desde aproximadamente 1,800 millas hasta 900 millas (3,000 a 1,500 kilómetros). Las ondas son oscilaciones en los electrones de los diversos átomos de gas (oxígeno, hidrógeno y nitrógeno) que se mueven hacia adelante y hacia atrás cerca de las líneas del campo magnético. (Es como una multitud de personas que hacen la ola en un estadio).

Las ondas EMIC generan ondas en el plasma, y ​​esas ondas interactúan con las partículas cargadas. Esas partículas cargadas, en su mayoría electrones libres, llegan a la atmósfera en altitudes más bajas, alrededor de 250 a 60 millas (400 a 100 km), golpean moléculas de gas en la atmósfera y producen auroras. Mientras tanto, a medida que la onda viaja a lo largo de las líneas del campo magnético, estimula los iones en el plasma para que brillen a una frecuencia característica. Cuando las partículas cargadas, estimuladas por la onda EMIC, se mueven todas al unísono, emiten radiación que podemos ver como un parpadeo con un "latido" que coincide con la frecuencia del ciclotrón. Examinar cuidadosamente el parpadeo puede revelar qué gases hay en el plasma.

"Mirar en detalle el parpadeo nos ayuda a diagnosticar el ambiente de plasma ambiental en el espacio", dijo el coautor del estudio Ryuho Kataoka, del Instituto Nacional de Investigación Polar, a WordsSideKick.com en un correo electrónico.

Las observaciones muestran que hay más en el parpadeo que el oxígeno, que tiene una frecuencia de ciclotrón de 10 veces por segundo. El otro parpadeo más rápido fue probablemente debido al hidrógeno. "La frecuencia del ciclotrón de los iones de hidrógeno es 16 veces más rápida que la del oxígeno, mientras que la frecuencia del ciclotrón del ion helio es cuatro veces más rápida que la del oxígeno", dijo Kataoka. "Entonces, si tenía una frecuencia de oxígeno de 10 hertz como línea base, entonces las ondas EMIC de 'banda de hidrógeno' aparecen en el rango de frecuencia entre 40 hertzios y 160 hertzios". Ahí es donde estaba el parpadeo más rápido.

En las imágenes de video, puede ver el verde característico del oxígeno a 60 a 120 millas (100 a 200 km) hacia arriba. En altitudes más altas, el oxígeno se emite en el rango de longitud de onda roja.

"Los objetos astronómicos con campos magnéticos se encuentran en todo el cosmos, con la Tierra como uno de ellos. En tales objetos, observamos la excitación de las ondas de plasma al acelerar las partículas, y las interacciones entre las ondas de plasma y las partículas, están ocurriendo por todo el lugar". Kataoka dijo en un comunicado. "Sin embargo, la Tierra es el único lugar donde podemos observar estos fenómenos en detalle".

El estudio se publicó por primera vez en la edición del 13 de mayo de la revista Geophysical Research Letters.

Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


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