Las auroras, conocidas por sus cautivadoras exhibiciones de luces cambiantes en el cielo nocturno, brillan en diferentes colores a medida que las partículas ionizadas del viento solar interactúan con las capas de la atmósfera de la Tierra.

Los colores que se observan en las auroras, más comúnmente el verde y el rojo, dependen del tipo de gases atmosféricos involucrados y de la altitud a la que se producen las colisiones. Este artículo explica la ciencia detrás de los colores de las auroras, el papel de las partículas ionizadas y cómo las diferentes capas atmosféricas influyen en este fenómeno natural.

¿Qué causa los colores de la aurora?

Los colores de la aurora se producen cuando partículas cargadas de energía, principalmente electrones del viento solar, chocan con átomos y moléculas en la atmósfera superior de la Tierra. Estas colisiones excitan partículas gaseosas, principalmente oxígeno y nitrógeno, elevando sus niveles de energía.

A medida que estas partículas recuperan sus niveles normales de energía, emiten fotones de luz de colores específicos. El color emitido depende del tipo de gas, la altitud de la colisión y la energía transferida.

Los átomos de oxígeno producen los colores más comunes de las auroras : verde y rojo. Las auroras verdes se originan por la excitación del oxígeno a una altitud de entre 100 y 150 kilómetros, mientras que las auroras rojas aparecen a mayor altitud, generalmente por encima de los 200 kilómetros.

Las moléculas de nitrógeno también contribuyen a los colores de las auroras, emitiendo principalmente tonos azules y púrpuras, especialmente a baja altitud. La interacción entre estos gases y sus respectivas altitudes crea una paleta de colores de auroras visible para el observador.

¿Por qué la aurora es verde?

La aurora verde es el color más frecuente y se origina en el oxígeno atómico presente en la termosfera terrestre, aproximadamente entre 100 y 150 kilómetros sobre la superficie. Cuando los electrones energéticos colisionan con los átomos de oxígeno a esta altitud, los excitan a un nivel energético superior.

El oxígeno excitado regresa a su estado de menor energía emitiendo fotones en una transición prohibida, lo que produce luz verde con una longitud de onda de aproximadamente 557,7 nanómetros. La concentración relativamente densa de oxígeno a esta altitud hace que el verde sea el color predominante de las auroras durante la mayoría de las actividades geomagnéticas.

Esta luz verde es visible porque, a estas altitudes, la presión atmosférica es lo suficientemente baja como para permitir que los átomos excitados liberen fotones antes de colisionar de nuevo, una condición que no se da a altitudes más bajas con mayor densidad del aire. Estos factores hacen de la aurora verde una característica brillante y vívida de muchos espectáculos aurorales.

¿Por qué la aurora es roja?

La aurora roja aparece a altitudes mucho mayores, generalmente por encima de los 200 kilómetros, donde la atmósfera es mucho menos densa. A estas alturas, los átomos de oxígeno emiten luz roja con una longitud de onda de aproximadamente 630 nanómetros mediante un estado excitado diferente que libera la luz más lentamente. Dado que las colisiones son poco frecuentes a esta altitud, la luz roja tiene tiempo de emitirse y, a veces, puede verse como un tenue resplandor rojo sobre las bandas verdes de la aurora.

Además del oxígeno, las moléculas de nitrógeno pueden crear tonos rojos, especialmente durante tormentas geomagnéticas intensas, cuando las partículas más rápidas del viento solar penetran en la atmósfera. Estas emisiones de nitrógeno pueden combinarse con la luz verde y roja del oxígeno para producir diversos colores mixtos de aurora , como rosa, amarillo y naranja.

El papel de las partículas ionizadas y las capas atmosféricas

Las auroras se producen en la ionosfera, una región de gran altitud de la atmósfera terrestre que comienza a unos 80 kilómetros sobre la Tierra. Aquí, las partículas ionizadas del Sol, guiadas por el campo magnético terrestre, entran en la atmósfera y colisionan con los gases atmosféricos. La naturaleza de estas partículas ionizadas y la composición atmosférica en las diferentes capas determinan los colores de las auroras.

  • En la ionosfera inferior (unos 80-100 km) abunda el nitrógeno ionizado, lo que produce colores azules y púrpuras en las auroras.
  • Las capas de altitud media dominadas por oxígeno atómico emiten luz verde.
  • Las capas superiores, donde la densidad es muy baja, favorecen la emisión de oxígeno rojo.

Estas diferentes capas de atmósfera , con distintas concentraciones de gas y presiones, controlan qué colores dominan una exhibición auroral.

Otros colores de la aurora

Aunque predominan el verde y el rojo, las auroras pueden presentar otros colores como el azul, el morado, el rosa, el amarillo e incluso el blanco. El nitrógeno molecular ionizado emite luz azul y morada, que suele observarse cerca de la base de las auroras.

La mezcla de emisiones de oxígeno y nitrógeno puede producir tonos rosados y amarillos. Ocasionalmente, el hidrógeno en la atmósfera puede dar un tenue resplandor carmesí, que se suma al espectro colorido de la aurora.

Los fascinantes colores de las auroras son resultado de la compleja interacción entre las partículas ionizadas del viento solar y las capas atmosféricas terrestres. Las auroras verdes son las más comunes y se originan por la excitación de átomos de oxígeno a altitudes medias.

La ciencia de las auroras rojas explica las emisiones de oxígeno y las contribuciones de nitrógeno a mayor altitud durante la intensa actividad solar. Comprender las interacciones de las partículas ionizadas con los gases atmosféricos a diferentes altitudes revela la fascinante física que subyace a este espectáculo de luz natural.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es la diferencia entre la Aurora Boreal y la Aurora Austral?

La aurora boreal (luces del norte) ocurre cerca del Polo Norte, mientras que la aurora austral (luces del sur) ocurre cerca del Polo Sur. Los mismos procesos físicos las causan: partículas solares cargadas interactúan con el campo magnético y la atmósfera terrestres, pero aparecen simultáneamente en hemisferios opuestos.

La Aurora Austral se observa con menos frecuencia debido a la menor densidad de población en el hemisferio sur. Aun así, sus colores y su física son prácticamente idénticos a los de la Aurora Boreal.

2. ¿Se pueden ver auroras fuera de las regiones polares?

Si bien las auroras se observan con mayor frecuencia en latitudes altas cerca de los polos, las fuertes tormentas geomagnéticas pueden desplazar el óvalo auroral hacia latitudes más bajas. Durante la intensa actividad solar, ocasionalmente se pueden observar auroras en regiones mucho más alejadas de los polos, como partes del norte de Estados Unidos y el sur de Europa.

3. ¿Cómo influye la actividad solar en los colores y la intensidad de las auroras?

La intensidad y variedad de los colores de las auroras dependen en gran medida de la actividad solar. Durante períodos de viento solar intenso y fuertes tormentas geomagnéticas, partículas cargadas más energéticas colisionan con los gases atmosféricos, lo que produce auroras más brillantes y un espectro de colores más amplio, incluyendo rojos y púrpuras poco comunes.

4. ¿Por qué a veces las auroras parecen moverse o ondularse?

Las auroras suelen presentar formas y movimientos dinámicos, como cortinas, rayos u ondas, causados por fluctuaciones en el campo magnético terrestre y la intensidad variable de las partículas del viento solar que entran en la atmósfera. Estos movimientos son manifestaciones visuales de los cambios en el flujo de partículas ionizadas y las fuerzas magnéticas.