El primer observatorio permanente de auroras boreales del mundo ocupa un pequeño edificio de piedra en la cima del monte Halde, en Noruega. Construido en 1899 por Kristian Birkeland, físico y explorador del Ártico, el observatorio era una atalaya desde la cual los científicos de principios del siglo XX podían estudiar las auroras que centelleaban y resplandecían en los cielos árticos durante la noche.
Noruega es ampliamente considerada como la cuna de la investigación auroral; fue allí donde se observaron, analizaron y fotografiaron científicamente las auroras. Como escribió el escritor danés Erik Johan Jessen en 1763: en Noruega, “las luces del norte tienen, en gran medida, su hogar”.
Vivir el invierno en Halde, azotado por el viento, era arduo, y en 1926 la investigación se trasladó al oeste, a Tromso, donde continúan las mediciones de los fenómenos solares y del campo magnético de la Tierra.
Pero este verano, un siglo después del cierre del observatorio original, se espera que comience a operar un nuevo y sofisticado sistema de radar en Skibotn, una ciudad a medio camino entre Tromso y Halde, en el que un conjunto de 10 mil antenas sondeará la atmósfera superior de la Tierra con el objetivo de aportar una comprensión detallada de las auroras y la meteorología espacial.
Pico de la aurora
En el extremo norte, el misterio de las auroras boreales se explicaba a través de innumerables cuentos, como doncellas danzantes o los espíritus de niños muertos. Los marineros en el mar solían regresar a tierra firme antes que arriesgarse a ser atrapados y arrastrados por esas luces espectrales.
A finales del siglo XIX y principios del XX, Birkeland desarrolló y probó la primera teoría científica sólida. Cuando las partículas cargadas del sol interactúan con el campo magnético de la Tierra, colisionan con los átomos de la atmósfera, que liberan energía en forma de luz.
Dependiendo de las partículas implicadas, se obtienen diferentes colores; el verde y el rojo provienen, por ejemplo, de los átomos de oxígeno, mientras que el morado procede del nitrógeno.
Birkeland y sus asistentes realizaron mediciones de auroras en el observatorio de Halde, y estimaron su altitud mediante triangulación entre el observatorio y una montaña cercana. Descubrieron que suelen producirse a una altura de entre 80 y 483 kilómetros.
Tras dejar Halde, Birkeland continuó probando sus teorías mediante experimentos de laboratorio al simular la magnetosfera de la Tierra en una pequeña esfera magnetizada conocida como terrella.
Durante la Segunda Guerra Mundial, las fuerzas alemanas destruyeron el observatorio; la restauración comenzó en la década de los 80. “La historia vive en este lugar —aseguró Hakon Haldorsen, fundador de Amigos de Haldetoppen, una sociedad histórica—. Si no cuidamos el edificio, nadie encontrará la historia”.
Arcos, cortinas y coronas
El norte de Noruega es ideal para estudiar las auroras, en gran parte porque está situado sobre el óvalo auroral, una región en forma de anillo centrada en el polo norte magnético de la Tierra donde tienden a concentrarse las partículas solares.
Cuando la investigación se trasladó al Observatorio de Auroras de Tromso (posteriormente rebautizado Observatorio Geofísico de Tromso), los científicos cartografiaron cientos de colores de las auroras, desde un verde espeluznante hasta un rojo parecido al del amanecer, y clasificaron las múltiples formas del fenómeno, entre ellas arcos, cortinas y coronas.
Los armarios del sótano del observatorio de Tromso están llenos de antiguos magnetómetros, placas de cristal de fotografías de auroras y carpetas de datos geomagnéticos. Njal Gulbrandsen, físico espacial del observatorio, ve estas reliquias como un legado.
“Cuando hago mi trabajo tengo que pensar en quienes vendrán después de mí”, compartió.
Los científicos de Tromso mantienen una base de datos de mediciones magnéticas desde hace décadas.
“El trabajo del observatorio consiste en mantener las largas series temporales”, dijo Magnar Gullikstad Johnsen, director del observatorio.
Las mismas mediciones también son vitales para ayudar a los científicos a predecir la meteorología espacial, cuando los fenómenos solares pueden perturbar la atmósfera superior de la Tierra y perturbar las comunicaciones y dañar las redes eléctricas.
En la década de 1980, la Asociación Científica Europea de Radares de Dispersión Incoherente, o EISCAT, por su sigla en inglés, empezó a utilizar grandes sistemas de radar cerca de Tromso para medir con precisión la ionosfera, la parte de la atmósfera superior ionizada por la radiación solar.
Hoy en día, la física general de las auroras boreales está ampliamente aceptada, confirmó Asgeir Brekke, físico espacial de la Universidad Ártica de Noruega en Tromso. Lo que no está tan claro, añadió, son “los detalles”, como qué explica las variaciones en la densidad de las partículas y los movimientos de la aurora.
Plasma en 3-D
A lo largo de la Ruta de las Auroras Boreales, una carretera sinuosa que recorre unos 480 kilómetros del norte de Noruega, se encuentra EISCAT 3D, uno de los radares de dispersión más avanzados del mundo y el hermano menor, pionero, del sitio de radar cerca de Tromso. Un conjunto de 10 mil antenas de unos 91 metros de ancho estudiará la ionosfera de la Tierra transmitiendo ondas de radio y midiendo cómo las dispersan los electrones libres.
El radar se coordinará con dos emplazamientos similares en Finlandia y Suecia. Los científicos podrán controlar la dirección de las ondas de radio emitidas por las antenas e iluminar todo el cielo en cuestión de segundos. Con los datos recopilados, podrán crear imágenes tridimensionales del plasma, o gases ionizados, que surgen de las perturbaciones meteorológicas espaciales y crean auroras espectaculares.
Johnsen comparó la ciencia de las auroras con la microscopía: cuanto mejor es el instrumento, mayor es la capacidad de aumento. A medida que los científicos se acercan a la envoltura protectora de la Tierra, se acercan cada vez más a comprender la microfísica que la hace funcionar.
Las auroras envuelven el cielo y presentan características diversas, como grandes ondas y curvas diminutas, dijo, y añadió: “Comprender la naturaleza física de las cosas es comprender lo que ocurre en los niveles más básicos”.
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HCM
