Una aurora se ubica como una de las maravillas naturales más hermosas de la vida en un planeta con un campo magnético global, y los expertos en clima espacial están cada vez más cerca de comprender uno de los misterios del fenómeno. Verá, cuando una aurora ilumina los cielos del hemisferio norte sobre el Ártico, el mismo patrón debería estallar en los cielos del hemisferio sur sobre la Antártida. Pero los científicos notaron que los dos no coincidían después de comparar imágenes simultáneas de las auroras norte y sur en 2009.
¿Por qué esperaríamos que fueran simétricos en primer lugar?
Cómo funcionan las auroras
La aurora es un recordatorio visible de la interacción épica entre el campo magnético del sol y el campo magnético global de la Tierra, también conocido como magnetosfera. El sol bombea constantemente cantidades masivas de partículas energizadas, como protones, núcleos de helio y trazas de iones pesados. Juntas, estas partículas se liberan en el espacio interplanetario, lavando los planetas como el viento solar .
Otros fenómenos solares, como las eyecciones de masa coronal (o CME), hacen erupción y lanzan nubes magnetizadas de estas partículas al espacio a gran velocidad. El viento solar, las erupciones solares y las CME, y los efectos que tienen en nuestro planeta, se conocen colectivamente como "clima espacial". Todo este clima espacial puede tener efectos poderosos en nuestro planeta, y nuestra tecnología, una vez que se encuentra con la magnetosfera de nuestro planeta.
Uno de esos efectos es una tormenta geomagnética. Puede suceder si el campo magnético del sol interactúa con la magnetosfera de cierta manera, inyectando a la magnetosfera con partículas solares que crean auroras. Las auroras se desarrollan cuando estas partículas siguen el campo magnético de nuestro planeta hacia los polos, lloviendo a través de la atmósfera. Dependiendo de los gases atmosféricos que impacten, se producirá una exhibición de luces de hermosos colores.
Ahora, retrocedamos e imaginemos esos diagramas de libros de texto de imanes de barra, con un polo norte (N) y sur (S) impreso en cada extremo. Las líneas de campo magnético que crean trazarán bucles simétricos que conectan los polos norte y sur. Esta es una simplificación excesiva del campo magnético de nuestro planeta, pero la física es la misma.
A continuación, coloquemos el campo magnético simplificado de nuestro planeta en un flujo constante de partículas del sol. Esta corriente, también conocida como viento solar, transporta el campo magnético solar, conocido como campo magnético interplanetario (o IMF), creando presión en la magnetosfera de nuestro planeta y devolviéndola. El lado diurno de nuestra magnetosfera se comprimirá, mientras que el lado nocturno de la magnetosfera se alargará, como una gota de agua estirada. Si el viento solar fuera constante, no pasarían muchas cosas; la corriente de partículas fluiría sin incidentes sobre la magnetosfera de la Tierra. Sin embargo, sabemos que el clima espacial es todo menos constante.
A medida que el sol gira, arrastra vientos solares de diferentes velocidades sobre nuestro vecindario espacial local, y erupciones como llamaradas y CME pueden crear cambios muy dramáticos y dinámicos en el espacio interplanetario. Si las condiciones magnéticas son las adecuadas, el sol puede arrojar una burbuja de partículas magnetizadas a la Tierra que se inyectarán en las capas de la magnetosfera (imaginar las capas de la magnetosfera como capas de piel de cebolla no está lejos de su estructura real). Estas partículas luego son arrastradas hacia la cola de la magnetosfera (acertadamente llamada "cola magnética") donde se almacenan hasta que la cola magnética sufre eventos de reconexión, liberando presión y obligando a las partículas solares almacenadas a fluir a lo largo de las líneas del campo magnético hacia la atmósfera de la Tierra.La reconexión magnética es un fenómeno en el que los campos magnéticos se juntan, se rompen como elásticos y luego se vuelven a conectar, liberando energía, junto con una oleada masiva de partículas.
Una realidad asimétrica
En igualdad de condiciones, y recordando nuestro diagrama de imán de barra simple descrito anteriormente, las líneas de campo que conducen a los polos norte y sur de la Tierra deberían verse iguales, y cantidades iguales de partículas deberían llover en patrones idénticos sobre el Ártico y la Antártida. Y aquí es donde entran dos estudios nuevos y complementarios, publicados en el Journal of Geophysical Research: Space Physics y la revista Annales Geophysicae .
En 2009, los expertos en meteorología espacial compararon los patrones de erupción de auroras durante una tormenta geomagnética. Lo que vieron fue confuso; los patrones creados estaban en diferentes ubicaciones y tenían formas diferentes a las previstas. En ese momento, asumieron que esta asimetría fue causada por la complejidad de los eventos de reconexión en la cola magnética, enviando diferentes cantidades de partículas cargadas a los polos norte y sur, creando así el desajuste. Sin embargo, estos nuevos estudios indican que la asimetría en realidad puede ser causada por la orientación del FMI incrustado en las corrientes de viento solar que primero se encuentra con la magnetosfera de nuestro planeta, algo que los investigadores llaman "geoespacio asimétrico".
¿Confundido? La Unión Geofísica Estadounidense produjo un excelente video que explica esto:
Podemos imaginar el campo magnético del sol como una serie de líneas orientadas aleatoriamente, que bañan la Tierra como olas poco profundas que bañan un guijarro en una playa. Si tienen una orientación norte-sur magnética que coincide con la orientación norte-sur de la magnetosfera, se conectarán al campo magnético de la Tierra y retrocederán, fusionándose con la cola magnética, junto con las partículas de viento solar que contienen. En este caso, la cola magnética aparecerá simétrica y cualquier aurora generada también será simétrica. ¡Patrones combinados!
Pero, ¿qué pasa si el campo magnético del sol está orientado de este a oeste en relación con el campo norte-sur de la Tierra? Según estos nuevos estudios, esto puede hacer que la cola magnética se tuerza y se vuelva asimétrica. Como probablemente puedas adivinar, esto tendrá un efecto en las auroras que se produzcan, canalizando las partículas solares en un patrón asimétrico y creando auroras asimétricas. ¡Patrones no coincidentes!
Con el tiempo, a medida que se libera cada vez más energía a través de la reconexión en la cola magnética, se desenroscará y estas auroras volverán lentamente a su forma simétrica. Esto es contrario a la intuición. Los expertos en meteorología espacial asumieron una vez que la asimetría solía ser causada por la reconexión magnética. En realidad, parece que la reconexión libera la presión magnética para devolver las auroras a la simetría.
Eso es interesante
Las tormentas geomagnéticas pueden generar poderosas perturbaciones eléctricas en todo el mundo, provocando cortes de energía y cortes de comunicaciones. En nuestro mundo cada vez más dependiente de la tecnología, comprender el clima espacial es fundamental si queremos predecir con precisión y prepararnos para los impactos del entorno tumultuoso que rodea a nuestra estrella más cercana.
