Auroras boreales y australes

Llamada una aurora polar aurora boreal en el hemisferio norte y aurora austral en el hemisferio meridional, es un fenómeno luminoso caracterizado por tipos de velos extremadamente coloreados en el cielo nocturna.
Este velo es provocado por la interacción entre las partículas cargados del viento solar y la alta atmósfera, las auroras principalmente producen en las regiones próximas de los polos magnéticas, en una zona anular justamente " zona destinada auroral " (entre 65 y 75 ° de latitud magnética).
Ella se forman pues en las regiones de altas latitudes de la Tierra y aparecen bajo numerosas formas diferentes.
La longitud de la aurora puede medir varios millares de kilómetros, pero su anchura puede no sobrepasar los 100 metros.
Los mecanismos profundos de creación de tales auroras, son un sujeto de estudio que tienen en vilo los científicos, desde hace años.

N.B.: El Sol expulsa no solo fotones, sino también los protones y los electrones que son muy energéticas del viento solar.

Es en el espacio, varios miles de kilómetros de nuestro planeta que surgen estos fenómenos. La corona solar emite el viento de plasma extremadamente caliente en forma de partículas de alta energía (electrones e iones) que se mueven alrededor de los 450 km/s.
Este fenómeno es debido a la llegada de partículas cargadas expulsadas desde el sol, que de colisionan con el escudo magnético de la Tierra.
Estas partículas cargadas de alta energía son capturadas y canalizadas por las líneas del campo magnético en los círculos polares. Los electrones y protones veces excitan o ionizan los átomos de la atmósfera superior (la ionosfera).
Los átomos excitados, no pueden permanecer en este estado, un electrón que cambia capa, libera un fotón. Esta ionización provoca la formación del arco de la aurora, el color depende de átomos ionizados y altitud, desde donde las variaciones de color que vemos en el cielo a altitudes de entre 80 y 1000 kilómetros.

Para que las auroras polares sean visibles sobre planeta, hace falta que sea rodeada de un campo magnético, con el fin de desviar las partículas del viento solar hacia los polos magnéticos, auroras parecerán entonces sobre un óvalo por todos lados de un polo magnética, es porque se puede observarlos sólo a algunas latitudes, particularmente cerca de los polos. Además hace falta que disponga de una atmósfera, con el fin de que hubiera emisión de luz por choque eléctrico con los constituyentes de esta atmósfera, el color dependiente de la naturaleza del gas encontrado.
Los efectos no son los mismos sobre otros planetas. Por ejemplo, sobre Júpiter, las auroras son ultravioladas mientras que sobre Tierra son verdes o rojas. Las auroras son previsibles entre un y cuatro días anteriores, pero previsiones quedan menos precisas que la meteorología atmosférica.
Cuando erupción solar se efectúa, medimos la intensidad de rayos X emitidos en el momento de esta erupción, vamos deducir de a eso una aproximación de la velocidad del viento solar (rayos X de gama X : 1 día, de gama M : 2 días, de gama C entre 3 y 4 días). Cuanto más la erupción es la poderosa, más el viento solar riesgo de ser rápido. Hará falta muy-seguro que el viento solar se desplace con destino a la Tierra, para tener auroras. Vamos a medir también la densidad, la velocidad y la energía del viento solar gracias a un satélite (ACE) situado entre el Sol y la tierra.

Si el viento solar es muy poderoso (gama X), el óvalo auroral (centrado sobre el polo magnético) será muy ancho y habrá entonces unas posibilidades de ver altura de las auroras desde las medias latitudes, en Francia por ejemplo (en 2003, una aurora ha sido vista desde Grecia). Hará falta también que viento solar sea muy denso para que la luminosidad sea máxima. Al ser redonda Tierra, si estamos lejos del óvalo auroral no veremos que la altura de la "cortina".
El color depende de la composición de la atmósfera. Si hay choque eléctrico con un gas, hay emisión de luz. Y cada elemento emite su propio color.
El oxígeno atómico emite del verde entre 100 y 200 km de altitud y rojo entre 200 y 500 km.
El nitrógeno molecular emite varios rojos y morados entre 60 y 100 km. Ambas condiciones para ver auroras : Ser rodeado de un campo magnético y un haber atmósfera, pues para todos los planetas que responden a estas condiciones, puede ver allí auroras. El telescopio espacial Hubble y la sonda Cassini siguieron el polo Sur de Saturno simultáneamente a medida que Cassini se acercaba a la giganta gaseosa en enero de 2004, Hubble tomó imágenes en luz ultraviolada, mientras que Cassini registró emisiones radio Y siguió el viento solar. Así como sobre Tierra, las auroras de Saturno forman anillos totales o parciales alrededor del polo magnético. Sin embargo, contrariamente a la Tierra, las auroras de Saturno debieron días, contra algunos minutos sobre Tierra. 

Las auroras de Saturno, aunque ciertamente creadas por partículas cargadas los que entran en la atmósfera, parecen ser moduladas más íntimamente por él viento solar que las auroras de Júpiter o de la Tierra.

Imagen: Secuencia más arriba muestra tres imágenes de Saturno tomadas por Hubble a dos días de intervalo las unas de otras.
Credit : J. Clarke (Boston U.) & Z. Levay (STScI), ESA, NASA