Aurora Boreal

La Aurora Boreal, las luces del norte, es un fenómeno celeste de bandas, cortinas o corrientes de luz de colores que aparecen en el cielo, especialmente en las regiones Ártica y Antártica. En la Antártica las luces se llaman Aurora Austral. Este fenómeno es también visible, aunque con menos frecuencia, fuera de ambas zonas. No sé con qué frecuencia aparecen las luces del norte al norte de Escocia, pero en norte de este país, en la Laponia finlandesa, el número de auroras puede llegar a ser de 200 al año. El el sur de Finlandia, el número está por debajo de 20.





En el folklore abundan las explicaciones sobre el origen de estas fascinantes luces celestiales. En finés se llaman "revontulet", que significa "fuegos del zorro". El nombre se deriva de una antigua leyenda sobre el zorro del ártico haciendo fuegos o rociando el cielo de nieve con su cola. En inglés fuegos del zorro "foxfire" es un brillo resplandescente emitido por algunos tipos de hongos que crecen en la madera podrida. Pero la autentica historia es que el sol es el padre de las auroras. El sol desprende partículas cargadas de mucha energia llamadas iones, las cuales viajan por el espacio a velocidades entre 320 y 704 kilómetros por segundo. Una nube de tales partículas recibe el nombre de plasma. La corriente de plasma que viene del sol se conoce como viento solar. Cuando éste interactúa con los bordes del campo magnético terrestre, algunas de las partículas quedan atrapadas por el y siguen el curso de las lineas de fuerza mágnetica en dirección a la ionosfera. Ionosfera es la parte de la atmósfera terrestre que se extiende hasta unos 60 o 100 kilómetros desde la superficie de la tierra. Cuando las mencionadas partículas chocan con los gases en la ionosfera, ellas empiezan a brillar, produciendo el espectáculo que conocemos como las auroras boreal y austral.



La variedad de colores, rojo, verde, azul y violeta que aparecen en el cielo, son producto de los diferentes gases de la ionosfera. La Aurora Boreal está en cambio constante debido a la variación de la interacción entre el viento solar y el campo magnético de la tierra. El viento solar genera normalmente más de 100.000 megavatios de electricidad cuando produce una aurora y esto puede causar interferencias con las lineas eléctricas, emisiones radiofónicas y televisivas y comunicaciones por satélite. A través del estudio de las auroras los científicos pueden aprender más sobre el viento solar, cómo éste afecta a nuestra atmósfera y cómo la energía de las auroras podría ser usada para objetivos útiles.

Ayuda para dar caza a la aurora boreal

Las hermosas llamaradas de las luces del norte o Aurora Boreal, aparecen cuando material arrojado de la superficie del sol colisiona con la atmósfera de la tierra. Así pues, siguiendo los acontecimientos del astro solar y la velocidad de las sustancias gaseosas que provienen de su superficie, podemos predecir la aparición de auroras boreales con un gran grado de precisión, o con el suficiente como para satisfacer las necesidades del observador medio del cielo nocturno. A estas predicciones y observaciones se las denomina al estilo de los pronósticos del tiempo como "tiempo espacial".

Las Auroras aparecen sobre las regiones polares de la tierra en lo que se denominan óvalos de aurora. En el hemisferio norte, el óvalo de la aurora sobresale mucho más hacia el sur, cuanto más fuerte sea el viento solar en un momento dado. El óvalo se extiende normalmente sobre el norte de Finlandia y Escandinavia, todo Canadá, el norte de Estados Unidos, Alaska y Siberia. En el caso de una tormenta solar, iría más hacia el sur pudiendo alcanzar como mucho los cielos de Europa Central. Debido a que el óvalo no se extiende simétricamente sobre el eje rotacional de la tierra, cada grado de longitud de la tierra da vueltas más profundamente en el óvalo una vez cada 24 horas. En el caso de Finlandia, esta rotación significa que el mejor momento para ver la aurora boreal sería alrededor de las 22.30 (Stardard time). Por otro lado, merece la pena tener en cuenta que una tormenta solar puede aparecer a cualquier hora del día o de la noche y por ello bien podría aconsejarse a los cazadores de espectáculos maravillosos que se concentraran en seguir los distintos tipos de predicciones y pronósticos que se publican en Internet.

Un lugar normal para comenzar a rastrear en busca de predicciones de auroras boreales es la web Today’s Space Weather, que proporciona una estimación en un lenguaje entendible y llano sobre la situación de los siguientes tres días. Otro site, SpaceWeather.com, está destinado específicamente al público general y proporciona un excelente comentario sobre fenómenos espaciales cercanos, incluye detalles precisos de avistamientos de Auroras boreales. El magnetogramo del Observatorio Geofísico de Sodankylä suministra información en tiempo real sobre disturbios en el campo magnético de la tierra causados específicamente por la aurora. Si las curvas que describen las alteraciones muestran una repentina fluctuación de 1000nT (una pequeña fluctuación suele ser suficiente), lo más al sur que las luces nórdicas resultarán visibles, será en el sur de Finlandia. La mejor predicción y la más segura de todas, sin embargo, resulta ser la predicción del índice de la última actividad, obtenido de las medidas realizadas por el Advanced Composition Explorer (ACE), el satélite utilizado para detectar el viento solar entre el sol y la tierra. Su pronóstico Latest output (1 día) muestra la situación de las auroras de 35 a 70 minutos por delante en una escala de 1-9. La experiencia te demuestra que un indice de actividad de valor 5 significa probablemente un bonito espectáculo de Aurora Boreal en el sur de Finlandia.

A pesar de la abundancia de pronósticos útiles, está bien recordar que éstos no siempre se van a realizar, o que justo en el momento en el que las auroras iluminen el cielo de Finlandia, sea de día. Ten en cuenta también que las predicciones casi siempre utilizan el UT, tiempo universal, que puedes convertir en hora finlandesa añadiendo dos horas en invierno y 3 en verano. Y si resulta que no tienes acceso continuo a Intenet, pues siempre puedes postergar tu paseo nocturno y salir un rato entre las dos y las tres de la madrugrugada y buscar un buen lugar desde que tener buenas vistas del cielo del norte. Actualmente, el sol está atravesando una fase de mucha actividad, lo que significa más frecuencia de Auroras Boreales. Puede ser que una noche, la naturaleza proporcione una inolvidable extravagancia de color que reducirá todos los espectáculos de laser de los centros comerciales del mundo a simples linternas de bolsillo.

"Si he visto más lejos, fue subiéndome sobre los hombros de gigantes" Newton a Hooke, 1676

Son cuatro los gigantes en que Newton se apoyó: Nicolás Copérnico, Tycho Brahe y Johannes Kepler, desde la perspectiva astronómica, así como Galileo Galilei, el fundador de la ciencia experimental, desde el punto de vista físico.

Veinte años antes del descubrimiento de América, nace Copérnico en la ciudad polaca de Torun. Estudió primero matemáticas en Cracovia y luego medicina y derecho canónico en Italia, donde se interesó por la astronomía. Copérnico resucitó, para explicar las posiciones planetarias, la vieja idea heliocéntrica de Aristarco. Sin embargo, aunó sus conocimientos matemáticos al de las tablas astronómicas y con ello inició la revolución científica que destronó a la ciencia griega; tal revolución habría de culminar con Newton, ciento cincuenta años después. Con el sistema copernicano era simple explicar por qué los planetas más cercanos al Sol, Mercurio y Venus, no se alejarían, vistos desde la Tierra, más allá de una cierta distancia del Sol, y por qué Marte, Júpiter y Saturno aparentemente podrían sumirse en el cielo. No obstante, el sistema planetario de Copérnico, con sus órbitas circulares, no podía prescindir de los epiciclos, que lo complicaban igual que al sistema ptolemaico.

En la católica Polonia, Copérnico llegó a ser canónigo de la Catedral de Frauenberg, donde hoy se halla enterrado. Dada la posición de la Iglesia, las ideas copernicanas eran arriesgadas y el gran sabio polaco sólo se atrevió, por allí de 1530, a circular en forma manuscrita sus ideas sobre el sistema del mundo. Finalmente, y consciente del riesgo que ello implicaba, se decidió a publicar su famoso libro De revolutionibus orbium coelestium, que hábilmente dedicó al papa Pablo III. Muchas historias corren sobre este famoso libro que, como otros tratados científicos de esos primeros siglos de la ciencia occidental, tuvo una historia azarosa. Se dice, por ejemplo, que el matemático alemán Rheticus, discípulo de Copérnico, fue quien lo convenció de publicar su manuscrito, prometiéndole hacerse cargo de cuidar la edición. El matemático dejó el encargo a la mitad y pidió a un ministro luterano que supervisara el libro. Dada la firme oposición de Lutero mismo a las ideas de Copérnico, el ministro luterano agregó un prefacio a la obra, donde se afirma que la teoría copernicana era tan sólo un método de cálculo de las posiciones planetarias y no se intentaba con ella describir la realidad. El ministro luterano omitió indicar su nombre en el prefacio, que por mucho tiempo se atribuyó a Copérnico. Unos dicen, también, que el libro llegó a las manos del sabio cuando yacía en su lecho de muerte; sin embargo, esta historia podría ser apócrifa, pues se ha encontrado una copia del libro fechada un mes antes de la muerte del gran pensador polaco.

Un gigante que no creyó en las ideas heliocéntricas de Copérnico fue el astrónomo real de Dinamarca, Tycho Brahe. Noble danés, llamó la atención de su rey al publicar un pequeño fascículo, De Nova Stella, en el que describe su descubrimiento del nacimiento de una nueva estrella el 11 de noviembre de 1572. En realidad Tycho observó lo que ahora llamamos una nova, que es una estrella que explota y por ello su brillo aumenta de súbito. Para el ojo desnudo de Tycho, que observaba el cielo sin que aún hubiera telescopios, la nova pareció una nueva estrella. Por ello, su pequeño libro arremetió contra la idea aristotélica de un cielo impasible y perfecto. El rey Federico II decidió servir de mecenas al astrónomo y financió con largueza el primer observatorio real. En éste, Tycho observó con cuidado un cometa y demostró que su órbita alargada debería cortar a la de los planetas. Un golpe más a las teorías de Aristóteles y a la existencia de las esferas planetarias en que muchos astrónomos creían en esa época.

En 1597, cuatro años antes de su muerte, Tycho emigró a Praga, por aquel entonces parte de Alemania. Allí recolectó sus observaciones, tomadas con gran paciencia durante muchos años, y preparó sus tablas de los movimientos planetarios. Aunque continuaba en la creencia firme de que la Tierra no se mueve, legó a su alumno Kepler sus valiosísimas tablas, preparando así el camino a la síntesis newtoniana. Por todo ello Tycho tiene un bien ganado lugar entre los gigantes científicos del siglo XVI.

Kepler y Galileo nacen con siete años de diferencia, uno en 1571 en Alemania, y el segundo en 1564 en Pisa, la ciudad de la torre inclinada. El astrónomo alemán, versado en matemáticas, recibió como herencia de su maestro Tycho las tablas planetarias, que incluían los movimientos de Marte. Kepler era un místico y, como muchos astrónomos de su época, dado a la astrología. Creía que los planetas en su viaje emiten música, y trató de cuantificar algo semejante a una teoría platónica del movimiento planetario. Buscó en vano aprovechar los sólidos platónicos, aquellos que son regulares, para entender las observaciones de Tycho. Finalmente intentó una órbita ya no circular y llegó a la elipse, una de las curvas cónicas que había estudiado siglos antes Apolonio.

La elipse es una curva que todos hemos visto: basta iluminar una pared plana con una linterna que emite un cono de luz; en la pared se ve un círculo achatado, que tiene dos ejes perpendiculares entre sí, llamados mayor y menor. Además, la elipse tiene dos focos, alojados a lo largo del eje mayor. De hecho, una elipse se define como aquella curva trazada por los puntos colocados de tal forma que la suma de sus dos distancias a los focos sea constante. Esta definición da la base para la técnica —llamada de los jardineros, pues a veces éstos la emplean para dibujar la forma de un rodete de flores— que se usa para construir una elipse: clávense dos alfileres en un papel plano y amárrense a ellos un hilo sin tensar. Luego, con la punta de un lápiz ténsese el hilo y deslícese la punta del lápiz sobre el papel. La curva que resulta es una elipse.

Pues bien, primero Kepler encontró que Marte seguía en su viaje una elipse, en uno de cuyos focos se hallaba el Sol. Luego pudo también ajustar elipses a las órbitas de los otros planetas; en todas ellas, el Sol ocupaba un foco de la órbita. Este es el contenido de la primera ley de Kepler, que publicó en su libro Astronomía Nova en 1609. En este libro aparece, también por primera vez, la que ahora se conoce como segunda ley de Kepler: una línea recta que une el planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales cuando el planeta recorre su órbita. Con todo ello, Kepler terminaba con las especulaciones griegas sobre el sistema planetario y se establecía el sistema heliocéntrico, con lo cual se destruían las órbitas circulares y sus molestos epiciclos. Para que el Sol controlara el movimiento de los planetas, habría de ejercer una fuerza sobre éstos. Kepler siguió en este punto las ideas del médico y físico inglés William Gilbert, autor del famoso libro sobre imanes De Magnete, y aceptó que la atracción del Sol era en alguna forma de origen magnético. Galileo mismo no llegó a conclusiones mejores. Sería Newton el que daría, al introducir la ley de la gravitación universal medio siglo después, una explicación más razonable.

Muchas otras contribuciones científicas se deben a Kepler. En un libro pleno de misticismo esconde su tercera ley: el cuadrado del periodo del planeta es proporcional al cubo de su distancia al Sol. O, más precisamente, el cuadrado del tiempo de recorrido de un planeta alrededor del Sol crece como el semieje mayor de la órbita planetaria elevado a la tercera potencia. Además, Kepler mejoró el telescopio que había recibido de Galileo y estudió la reflexión de la luz por espejos parabólicos, por lo cual podría considerarse como uno de los fundadores de la óptica moderna. Por todo ello, el científico alemán tiene un bien ganado lugar entre los gigantes que Newton mencionó.

¿Juega Dios a los Dados?

Colisión entre galaxias

Dos galaxias espirales en colisión, fotografiadas por el Telescopio Espacial Hubble. La galaxia más grande se cataloga como NGC 2207, la menor es CI 2163. Las fuerzas de la marea gravitatoria de NGC 2207 han torcido la forma de CI 2163, mientras expulsa estrellas y vierte gases en serpentinas largas que sobresalen cien mil años-luz por el borde derecho de la imagen. Cuando las galaxias colisionan, los choques directos entre estrellas son muy raros, pero las colisiones entre las enormes nubes de gas de las galaxias provocan un crecimiento en la tasa de natalidad estelar. Las estrellas masivas recién nacidas evolucionan rápidamente en unos pocos millones de años y explotan como supernovas. Los elementos pesados fabricados en estas estrellas son expulsados por las explosiones y enriquecen el gas que las rodea a lo largo de miles de años luz. La cantidad de supernovas en Las Antenas es casi 30 veces la de la Vía Láctea. Las explosiones de supernovas calientan el gas en estas galaxias hasta millones de grados centígrados. Se vuelven tan calientes que emiten rayos X. Estas nubes son prácticamente invisibles para los telescopios ópticos, pero son blancos fáciles para el Observatorio de rayos X Chandra. Los datos del Chandra revelan regiones con una alta y variada proporción de metales. En una nube, por ejemplo, el magnesio y el silicio son 16 y 24 veces más abundantes que en el Sol.

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