Aurora Boreal - Fran Llano

LAS LUCES DEL NORTE

 El sol se esconde bajo el horizonte ártico, y con ello la oscuridad conquista el cielo. Es el momento, mi momento. Comienza la caza de las luces del norte, la aurora boreal. Seleccionamos  un punto, un punto geográfico en el que soñamos obtener una fotografía épica de la Aurora, y disfrutar de este fenómeno natural en todo su esplendor. El hielo tapiza el paisaje mientras una ligera brisa del norte se hace sentir incluso dentro del coche. Solo, en mitad de un paisaje de ensueño, lo único que escuchas es el hielo al crujir mientras caminas en busca de ese punto soñado. Una vez localizado e instalado toca la espera, y cuando tu paciencia está al borde del colapso por el frío, comienza el baile, bienvenid@s al espectáculo. El frío desaparece, y es el momento de los gritos, nervios y de no poder parar de hacer algo que nos encanta a los fotógrafos, disparar. Es curioso, pero nuestro dedo cobra vida propia, y como si de un "tick" se tratara, no para de apretar el disparador pese a estar sacando la misma foto una y otra vez. Tenemos la Aurora! Pero vamos a ponernos serios, ¿Qué es la aurora boreal? ¿Y esos colores? ¿Se puede predecir? ¿Que pensaría hace años la gente que las veía? Vamos a hablar un poco de historia y ciencia, ¿me acompañas? 

   Llevaba tiempo queriendo escribir unas palabras acerca de este espectacular fenómeno de la naturaleza, y que tantas veces he tenido la suerte de disfrutar y fotografiar. Al fin, he encontrado el momento de sentarme y poder llevarlo a cabo. Como muchos conoceréis, la aurora boreal es apreciable tanto en regiones árticas como antárticas, recibiendo el nombre de aurora boreal o austral, respectivamente. En mi caso, mi trabajo se ha centrado en la aurora boreal, también conocida, como las luces del norte o Norðurljósin en Islandés. Precisamente, es en Islandia donde he centrado mi trabajo y pasión a lo largo de los últimos años. Ver la aurora boreal sin duda es un momento vital, algo inolvidable y que muchas veces me ha llevado a preguntarme qué pensaría la gente hace años al verla sin poseer la tecnología y conocimiento actual. Así, estas luces del norte han fascinado e influenciado al ser humano desde tiempos prehistóricos. De hecho, los Cro-Magnon ya dejaron constancia de este fenómeno en las paredes de las cuevas que habitaron en el sur de Francia hace 30.000 años. Es curioso ver, cómo un mismo fenómeno ha sido interpretado de maneras totalmente diversas en culturas a lo largo y ancho del planeta. Una de las citas más antiguas haciendo referencia a las Auroras proviene de China, escrita hace más de 2000 años, y relatando la observación de la aurora y el posterior embarazo de Fua-Pao, la madre del imperio Shuan-Yuan. En este mismo país asociaban estas luces a Dragones. En la cultura Japonesa creían que si un niño era concebido bajo una aurora sería bendecido con una buena apariencia, intelecto y buena suerte. Cambiando de continente, los nativos americanos consideraban la aurora boreal como parte del círculo de la vida, siendo las auroras los espíritus de los muertos que permanecían en el cielo separados de sus seres queridos intentando comunicarse con las personas en la tierra. Solo para ilustrar cuán diferentes se volvieron las leyendas y los mitos en las diferentes culturas americanas, aceptaron las luces como cuerdas, guías espirituales que sostenían antorchas en alto para dirigir al difunto al otro mundo. Se creía que las luces eran los espíritus de aquellos que habían muerto violentamente, los espíritus regocijándose porque el sol estaba ausente, los espíritus de animales muertos como ciervos y salmones y los espíritus de enemigos vengativos asesinados en combate. En Europa, es raro que la aurora boreal aparezca sobre el sur del continente, y tales apariciones requieren una intensa actividad solar que generalmente resulta en la aparición de Auroras rojas en el cielo nocturno. No es de sorprender que, en las raras ocasiones en que aparezcan, causen un gran revuelo, y hasta hace bastante poco, fueron suficientes para aterrorizar a una población que desconocía el origen de la Aurora. Los residentes pobres de Francia e Italia, por ejemplo, creían que las luces eran un mal presagio que anunciaba el estallido de cualquier cosa, desde la guerra a la peste y la muerte. En Escocia e Inglaterra, se dice que los cielos se encendieron de rojo solo unas semanas antes de la Revolución Francesa, y más tarde se consideraron como un signo de la inminente contienda con su vecino estado galo.

   Por otro lado, la cultura Islandesa asociaba las luces con el parto y sostenían que aliviaría el dolor siempre y cuando la futura mamá no mirara a la Aurora mientras daba a luz. En Groenlandia, las luces también estaban relacionadas con dar a luz, pero tristemente se juzgaba que eran las almas de bebés nacidos muertos o incluso bebés que habían muerto al nacer. En Finlandia, se sostuvo que las luces fueron causadas por el "zorro de fuego", que corrió tan rápido sobre la nieve que su cola hizo que las chispas volaran hacia el cielo nocturno creando la Aurora. De hecho, la palabra finlandesa para las luces del norte "revontulet" se traduce literalmente como "zorro de fuego". Otra creencia sostenida por los Sami de la Laponia finlandesa, entre otros, fue que las luces se crearon a partir de la espuma de agua expulsada de las ballenas. En Suecia, a menudo se veía la Aurora como un presagio de buenas noticias. Creían que las luces eran un regalo de dioses benevolentes que proporcionaban calor y luz en la forma de un volcán en el norte. En otras partes del país se creía que era el reflejo de los grandes cardúmenes de arenque y era un buen augurio para los pescadores locales, y la comunidad agrícola sueca vio las luces como una buena cosecha para el próximo año.

Antiguas representaciones de la Aurora

Antiguas representaciones de la Aurora

   Asimismo, las auroras boreales destacan en la mitología nórdica. Una leyenda sugiere que las luces eran reflejos o resplandores de los escudos y las armaduras de las Valquirias, guerreras que elegirían quién podría morir en la batalla y quién podría vivir para luchar otro día. Morir en la batalla parecía ocupar bastante la mitología nórdica y también se creía que la Aurora era el "Puente Bifrost", un arco brillante y palpitante que llevaba a los caídos en batalla al lugar de descanso final de los guerreros en el Valhalla.

Valkiria

Valkiria

   Dejando atrás la mitología y caminando hacia el presente de la mano del conocimiento, el término con el que conocemos actualmente la Aurora Boreal lo estableció Galileo en 1619, utilizando el nombre de la Diosa Romana del amanecer, Aurora, y del nombre del Dios Griego del viento del norte, Boreas. Ahora bien, ¿cómo se forman las Auroras? 

   Principalmente, el mecanismo de formación de una Aurora se da gracias a dos grandes protagonistas, el Sol y el campo magnético de la tierra. Por un lado, el Sol nos está constantemente enviando radiación a través del viento solar, el cual se encuentra constituido por partículas cargadas eléctricamente (electrones y protones, mayoritariamente). Esas partículas tarden en llegar a la tierra entre 2 y 4 días dependiendo de su energía, y una vez llegan hasta nuestro planeta se encuentran con un escudo invisible que rodea a la tierra, la magnetosfera. Este escudo está constituido por líneas imaginarias de fuerza del campo magnético terrestre, que entran y salen a través de los polos magnéticos norte y sur, impidiendo el acceso directo de estas partículas sobre la superficie, protegiéndonos de esta radiación que tanto daño causaría al ser humano. Una parte de esas partículas cargadas eléctricamente son conducidas a través de esas líneas de fuerza magnética y consiguen penetrar en la atmósfera. Además, si este viento solar es muy energético puede llegar incluso a introducirse dentro de la magnetosfera, y estas partículas son almacenadas en los cinturones de Van Allen (líneas azules del vídeo inferior). Una vez estos cinturones no puedan almacenar tanta energía, estas partículas provenientes del sol son aceleradas hasta introducirse por los polos magnéticos de la tierra, en donde interaccionan con los átomos y moléculas de los elementos que constituyen nuestra atmósfera (ver vídeo inferior)

    Una vez las partículas cargadas consiguen entrar en la atmósfera, concretamente a la ionosfera, impactan contra los átomos y moléculas de Oxígeno, Nitrógeno, Hidrógeno, etc, haciéndoles pasar de un estado de mínima energía (estado fundamental) a un estado de excitación. Con el objetivo de volver al estado fundamental, al reposo, estos átomos y moléculas se desprenden de esa energía extra a través de la formación de fotones, es decir, emitiendo luz y formando lo que conocemos como la Aurora. Y es que en definitiva, la Aurora es una expresión lumínica de un proceso de excitación-relajación de los átomos y moléculas gaseosas que componen la capa atmosférica conocida como Ionosfera.

Excitación y relajación de las moléculas y átomos del aire.

Excitación y relajación de las moléculas y átomos del aire.

   El color de la aurora depende de qué gas (oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, helio, etc) esté excitando los electrones, y del nivel de excitación.  El color también dependerá de la rapidez con la que se muevan los electrones, o cuánta energía tienen en el momento de sus colisiones. Electrones de alta energía, hacen que el oxígeno emita luz verde (el color más familiar de la aurora), mientras que los electrones de baja energía causan una luz roja. El nitrógeno generalmente despide una luz azul. La combinación de estos colores también puede generar tonos morados, rosas y blancos. Además, las Auroras crean formas diferentes, y representa un misterio que los científicos aún intentan comprender. En las siguientes imágenes os muestro los diferentes colores que he logrado captar, observándose colores rosas, morados, blancos y  verdes.


El ÍNDICE Kp

¿Existe alguna manera de cuantificar la intensidad de una aurora boreal? Al hablar de un fenómeno físico, es un parámetro medible, y efectivamente, se puede cuantificar. A muchos de vosotr@s os sonará algo como el índice Kp. Un índice  a través del cual los cazadores de auroras basan muchas veces sus posibilidades de ver la aurora boreal, y  otras veces comentan sus fotografías introduciendo el nivel Kp con el que esa noche tomaron sus fotografías. Realmente el índice Kp proviene del término Alemán "Planetarische Kennziffer", y significa "Índice Planetario". Este índice cuantifica las perturbaciones provocadas por las partículas provenientes del sol en la componente horizontal del campo magnético terrestre en un intervalo de tiempo de 3 horas, estableciendo una escala logarítmica que varía entre 0 a 9 en función del nivel de esta perturbación. Este índice Kp nos ayuda por tanto no sólamente a cuantificar este fenómeno, si no también a conocer las probabilidades de ver la aurora en el cielo y a establecer una correlación entre índice Kp y zona geográfica donde es probable ver la aurora. De esta manera, si tenemos un índice Kp 1, la probabilidad de ver la aurora en el cielo será mayor en zonas de altas latitudes, norte de Noruega y Finlandia, entre otras. Con valores intermedios de Kp 4-5, sería posible verla en zonas como Escocia, sur de Noruega, y si ya tenemos un valor de Kp 9 se llegaría a ver en zonas del sur de Europa como Francia y España, entre otras. 

Cuando el índice Kp supera el valor de 5, comenzamos a hablar de tormentas geomagnéticas, introduciéndose una nueva letra para la clasificación de las mismas, G. Así, un Kp5 = G1, Kp6= G2, Kp7= G3, Kp8 = G4 y un Kp9 = G5.

Relación entre índice Kp con la latitud a la que se vería la aurora.

Relación entre índice Kp con la latitud a la que se vería la aurora.

Curiosamente, en España se han visto auroras boreales. La última vez data del año 2000, en donde se produjo una gran explosión solar en el mes de Abril coloreando el cielo nocturno de rojo. Además, también está documentada la observación de auroras boreales en el transcurso de la guerra civil española, el 25 de Enero de 1938. 


RELACIÓN COLOR Y ALTITUD

Una de las relaciones más destacables en este fenómeno, es la establecida entre la altitud a la que se forma la aurora y el color que adquiere la misma. Como hemos mencionado anteriormente, el fenómeno de la aurora boreal o austral, tiene lugar en una capa de la atmósfera conocida como la Ionosfera o termosfera. Esta capa se extiende aproximadamente entre los 100 y 500 Km de altitud, y en función de la altitud,  el tipo de gas y su configuración electrónica, y el grado de excitación alcanzado por el impacto de las partículas provenientes del viento solar tendremos una coloración u otra. La zonación en cuanto altura sigue el siguiente patrón:

- Por encima de los 200 km se muestra el tono rojizo del oxígeno atómico.

- Entre los 100-200 km de altitud destaca el color verdoso característico (el más abundante de las auroras)  de la emisión del oxígeno atómico.

- Alrededor de los 120 km aparecen los colores azul-violetas del nitrógeno molecular (N2).

- En situaciones de alta actividad (tormenta solar) aparece una banda rosada hacia los 90-100 km de altitud producido por el nitrógeno molecular y en el borde inferior de la aurora. 


PREDICCIÓN DE AURORAS

Me gustaría comenzar remarcando que para ver una aurora boreal, lo primero de todo, y lo más importante sin ningún tipo de duda, es la necesidad de tener un cielo despejado que nos permita visualizar perfectamente el firmamento. Ahora bien, llega el turno de hablar de las previsiones. Una de las cosas en la que siempre ponemos nuestras esperanzas los cazadores de auroras, y que pocas veces se cumplen, son las predicciones de Auroras. Como todo fenómeno natural, se hace difícil predecir su comportamiento, y mucha gente toma las predicciones al pie de la letra, quedándose en casa en caso de que la predicción sea mala. Los sistemas de predicción varían en función de los datos que facilitan. Generalmente, siempre dan  información acerca del nivel Kp que habrá para un día determinado, y algunas, informan del estado actual del índice Kp. Otras indican tambíen el grado nubosidad que habrá sobre una determinada región, y además añaden el índice Kp previsto para ese día. Estos sistemas marcan la previsión con una antelación de 3 días, algunos de semanas incluso.     

Desde mi experiencia, pocas veces he visto que acierten en predicciones, al menos cuando hablamos de intensidades intermedias. Me ha tocado ver Auroras boreales espectaculares en días en los que las predicciones daban índices Kp muy bajos, y de la misma manera, no he visto Auroras en días en los que las predicciones decían que venía una noche mágica para verlas. Por tanto, y haciendo alusión a algo que siempre digo, si la noche está despejada, olvídate de las predicciones y sal ahí fuera. La paciencia será el único factor con el que tendrás que mediar, el resto nunca estará bajo tu control. Os dejo enlaces de las diferentes plataformas que realizan previsiones de auroras:

- Sistema de predicción de auroras Islandés: Vedur.is 

- Instituto geofísico de Alaska: http://auroraforecast.gi.alaska.edu/

- NOAA: https://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-3-day-forecast

- Aurora-Service: http://www.aurora-service.eu/aurora-forecast/


INICIO Y FACTORES A TENER EN CUENTA

Las auroras generalmente no salen cuando y donde uno quiere. Volvemos a lo de siempre, es un fenómeno natural y se comporta como tal, imprevisible. Mucha gente me pregunta cual es la hora a la que comienza el fenómeno, y creo que después de esto ya sabéis la respuesta, imprevisible. A veces salen poco después del atardecer, otras a medianoche, otras a las 2 de la mañana y otras nunca. Solo tienes que estar en el sitio y momento adecuado. 

La Aurora muchas veces comienza de manera tímida, tan tímida que puede ser confundida a simple vista por una nube, sin coloración. Con suerte, esa cosa que parece una nube irá ganando intensidad, y comenzará el baile de formas y colores sobre el cielo. De nuevo volvemos a otra pregunta, ¿Cuánto duran? De nuevo volvemos a nuestra respuesta favorita, impredecible. A veces minutos, otras horas, todo dependerá de la fuerza de la Aurora que tengamos en la noche. 

Por lo tanto, fíjate en las predicciones para subirte o bajarte la moral, sal de la luz de la ciudad y busca un punto libre de contaminación lumínica con buena visibilidad hacia el norte (Sí, comenzarán saliendo por el norte). Finalmente, rodéate de gente con humor y con buena habilidad de chistes, la espera se hará más amena.

Aurora Boreal y el monte Kirkjufell

Aurora Boreal y el monte Kirkjufell


REFERENCIAS

- https://www.bivrost.com/history/

- http://www.elmundo.es/elmundo/2013/01/23/ciencia/1358933296.html

- https://www.theaurorazone.com/about-the-aurora/aurora-legends

- https://www.bivrost.com/history/

- https://www.nasa.gov/mission_pages/themis/auroras/aurora_history.html

- https://elpais.com/diario/1989/03/17/sociedad/606092407_850215.html

- http://www.aurora-service.eu/aurora-school/all-about-the-kp-index/

- https://es.wikipedia.org/wiki/Aurora_polar

- http://www.physics.org/article-questions.asp?id=133

- http://earthsky.org/earth/what-causes-the-aurora-borealis-or-northern-lights

- https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/aurora-news-stories/index.html

- https://www.gfz-potsdam.de/en/kp-index/

- http://astroaula.net/

- http://www.exploratorium.edu/learning_studio/auroras/difcolors.html

- http://www.webexhibits.org/causesofcolor/4D.html

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