La aurora boreal se produce cuando partículas eléctricamente cargadas provenientes del sol chocan con partículas de la atmósfera terrestre.
Estas colisiones generan energía que se libera en forma de luz, dando lugar a los hermosos y vibrantes colores que vemos en el cielo nocturno.
La proporción de gases en la atmósfera varía según la altitud, debido a la influencia de la gravedad y la temperatura.
Por eso, la radiación solar genera distintos colores según el tipo de gas con el que interactúe y la altitud a la que se produzca la colisión.
100 kilómetros
300 kilómetros
500 kilómetros
Las auroras azules se producen específicamente cuando los iones de nitrógeno molecular (N₂⁺) son impactados por rayos ultravioleta.
Esto provoca que más moléculas de N₂⁺ se exciten y emitan fotones con una longitud de onda en el rango del azul profundo (400–450 nm).
Este resplandor azul puede aparecer a altitudes superiores a los 500 km.
Por lo general, no es visible a simple vista, pero puede ser captado por una cámara durante tormentas geomagnéticas intensas.
Las auroras rojas se producen cuando electrones de alta energía colisionan con átomos de oxígeno a altitudes muy elevadas, entre 200 y 500 km sobre la superficie terrestre, donde la concentración de oxígeno es más baja.
Cuando estos átomos de oxígeno regresan a su estado base, emiten luz roja. Este proceso es similar al funcionamiento de las luces de neón: cuando los átomos o moléculas se “excitan” al recibir energía de los electrones, deben volver a su estado energético original, y lo hacen liberando esa energía en forma de fotones (luz).
Las auroras verdes son las más comunes y se producen cuando partículas cargadas del Sol colisionan con moléculas de oxígeno en zonas donde su concentración es alta, a altitudes de entre 100 y 300 kilómetros (60 a 190 millas). Cuando estas moléculas de oxígeno regresan a su estado base, emiten luz verde. La sensibilidad del ojo humano hace que este color sea el más fácil de percibir.
Las emisiones azules y violetas, que suelen aparecer en los bordes inferiores de las “cortinas” aurorales a altitudes de 100 kilómetros o menos se manifiestan durante los niveles más altos de actividad solar.
En esas altitudes, los átomos de oxígeno son poco frecuentes, y son el nitrógeno molecular y el nitrógeno molecular ionizado quienes predominan en la producción de luz visible. Estos emiten en una gran variedad de longitudes de onda dentro del espectro rojo y azul, siendo 428 nm (azul) la más dominante.
N₂⁺ Azul
O2 Rojo Atómico
Verde
Azules y Violetas
ME ET AU RO RA
El color azul está asociado a niveles altos de actividad geomagnética y aparece solo bajo condiciones muy específicas. Se trata de un fenómeno raro que requiere circunstancias precisas para manifestarse.
Durante tormentas geomagnéticas intensas, las corrientes aurorales verticales y los vientos atmosféricos son tan fuertes que elevan y mezclan partículas hasta altitudes muy elevadas. De este modo, el N₂⁺, cuya concentración normalmente disminuye rápidamente por encima de los 250 km, puede ser transportado hasta varios cientos de kilómetros de altura.
Allí arriba, aún puede interactuar con las partículas solares, aunque su brillo suele ser demasiado débil para ser visible. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, la parte superior de la aurora puede quedar iluminada por la luz solar.
La luz del sol contiene diversos tipos de radiación electromagnética, incluyendo radiación ultravioleta (UV), la cual puede afectar a átomos y moléculas. Dado que la radiación UV es altamente energética, puede excitar partículas de forma similar a como lo haría un electrón al colisionar con ellas.
Los principales elementos responsables de las auroras son el oxígeno monoatómico (O), el nitrógeno diatómico (N₂) y el nitrógeno diatómico ionizado (N₂⁺).
El oxígeno emite un resplandor que puede ser rojo anaranjado o verde lima, mientras que el N₂ genera un brillo rojo profundo. Su forma ionizada, N₂⁺, produce una luz azul o violeta intensa.
En general, estos colores son fijos y no cambian, aunque variaciones en la concentración y mezcla de elementos pueden hacer que los tonos varíen.
A veces los límites entre colores están bien definidos, pero en la mayoría de los casos, los elementos se mezclan con las corrientes a distintas altitudes, lo que da lugar a otros colores como rosa, amarillo, azul esmeralda, magenta o púrpura.
Durante tormentas geomagnéticas intensas, es posible ver múltiples colores a la vez, creando espectáculos verdaderamente impresionantes en el cielo nocturno.