Quase todo mundo já ouviu falar ou viu fotos da aurora boreal. Alguns outros tiveram a sorte de vê-los pessoalmente. Mas muitos desconhecem como eles são formados e por que.
Uma aurora boreal começa com um brilho fluorescente no horizonte. Em seguida, diminui e surge um arco iluminado, às vezes fechando em um círculo muito brilhante. Mas como se forma e com que se relaciona sua atividade?
Formação das Luzes do Norte
A formação da aurora boreal está relacionada com a atividade solar, a composição e as características da atmosfera da Terra. Para entender melhor esse fenômeno, é interessante ler sobre furacões espaciais e como estas influenciam o geração de luzes do norte.
As luzes do norte podem ser observadas em uma área circular acima dos pólos da Terra. Mas de onde eles vêm? Eles vêm do sol. Há um bombardeio de partículas subatômicas do Sol formadas em tempestades solares. Essas partículas variam do roxo ao vermelho. O vento solar altera as partículas e quando elas encontram o campo magnético da Terra elas se desviam e apenas parte dele é vista nos pólos.
Os elétrons que compõem a radiação solar produzem uma emissão espectral quando atingem as moléculas de gás encontradas na magnetosfera, parte da atmosfera da Terra que protege a Terra do vento solar, e causam excitação no nível atômico que resulta em luminescência. Essa luminescência se espalha pelo céu, dando lugar a um espetáculo da natureza.
Estudos sobre a aurora boreal
Há estudos que investigam a aurora boreal quando o vento solar é produzido. Isto acontece porque, embora se saiba que as tempestades solares têm um período aproximado de 11 anos, não é possível prever quando a aurora boreal ocorrerá. Para todas as pessoas que querem ver a aurora boreal, isso é uma chatice. Viajar para os polos não é barato, e não poder ver a aurora é muito deprimente. Além disso, pode ser útil saber a aurora boreal na Espanha para aqueles que não podem viajar para longe.
Para entender como a aurora boreal se forma, é essencial entender os dois principais elementos envolvidos em sua criação: o vento solar e a magnetosfera. O vento solar é um fluxo de partículas eletricamente carregadas, principalmente elétrons e prótons, emitidas pela coroa solar. Essas partículas viajam para velocidades impressionantes, que podem atingir até 1000 km/s, e são transportadas pelo vento solar para o espaço interplanetário.
A magnetosfera, por sua vez, atua como um escudo que protege a Terra da maioria das partículas do vento solar. Entretanto, nas regiões polares, o campo magnético da Terra é mais fraco, permitindo que algumas partículas penetrem na atmosfera. Essa interação é mais intensa durante tempestades geomagnéticas, quando o vento solar é mais forte e pode causar perturbações na magnetosfera.
Interação de partículas com a atmosfera da Terra
Quando partículas carregadas do vento solar penetram na atmosfera da Terra, elas interagem com os átomos e moléculas presentes nela, principalmente oxigênio e nitrogênio. Esse processo de interação é o que dá origem à aurora boreal, gerando as cores e formas que vemos no céu. Partículas solares transferem energia aos átomos e moléculas na atmosfera, excitando-os e levando-os a um estado de energia mais elevado.
Quando átomos e moléculas atingem esse estado excitado, eles tendem a retornar ao seu estado fundamental, liberando energia adicional na forma de luz. Esse processo de emissão de luz é o que produz as cores características da aurora boreal. O comprimento de onda da luz emitida depende do tipo de átomo ou molécula envolvida e do nível de energia atingido durante a interação, o que pode ser explorado mais detalhadamente em as camadas da atmosfera da Terra.
O oxigênio é responsável pelas duas cores primárias das auroras. Verde/amarelo ocorre em um comprimento de onda de energia de 557,7 nm, enquanto a cor mais vermelha e roxa é produzida por um comprimento menos frequente nesses fenômenos, 630,0 nm. Em particular, leva quase dois minutos para um átomo de oxigênio excitado emitir um fóton vermelho, e se um átomo colide com outro durante esse tempo, o processo pode ser interrompido ou encerrado. Portanto, quando vemos auroras vermelhas, é mais provável que elas sejam encontradas nos níveis mais altos da ionosfera, aproximadamente 240 quilômetros de altura, onde há menos átomos de oxigênio para interferir uns nos outros.
Cores e gases: oxigênio e nitrogênio
As cores da aurora boreal são o resultado da interação de partículas solares com diferentes gases na atmosfera da Terra. Oxigênio e nitrogênio são os principais responsáveis pela variedade de tons que vemos no céu durante a aurora boreal. O oxigênio, quando excitado por partículas solares, pode emitir luz verde ou vermelha, dependendo da altitude em que a interação ocorre. Em altitudes mais baixas, em torno de 100 quilômetros, o oxigênio emite luz verde, enquanto em altitudes mais altas, em torno de 200 quilômetros, ele emite luz vermelha. Para uma compreensão mais completa deste fenômeno, recomenda-se a leitura sobre o frio nas noites claras, que é quando essas auroras são mais visíveis.
O nitrogênio, por sua vez, contribui para os tons azuis e roxos da aurora boreal. Quando as partículas solares excitam as moléculas de nitrogênio, elas podem emitir luz azul ou roxa, criando um contraste com as cores produzidas pelo oxigênio. A combinação dessas cores dá origem às impressionantes auroras multicoloridas que iluminam o céu noturno nas regiões polares.
As cores da aurora boreal
Embora a aurora boreal seja comumente associada a uma cor verde brilhante, ela pode ocorrer em uma variedade de cores. O verde é o mais comum devido à excitação de átomos de oxigênio a cerca de 100 quilômetros de altura. No entanto, Em diferentes altitudes e com diferentes tipos de gases, outras cores podem aparecer:
- Cor verde: produzida pela excitação do oxigênio a 100 km de altitude.
- Cor vermelha: gerada pelo oxigênio em altitudes mais elevadas, em torno de 200 km.
- Cor azul: causada pela interação de partículas solares com nitrogênio.
- Cor roxa: também resultado da excitação do nitrogênio, que adiciona contraste às luzes verde e vermelha.
Auroras em outros planetas
As auroras não são exclusivas da Terra. Graças às observações feitas pelo Telescópio Espacial Hubble e sondas espaciais, conseguimos detectar auroras em outros planetas do sistema solar, como Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Embora o mecanismo básico para formação das auroras é semelhante em todos esses planetas, há diferenças notáveis em sua origem e características. Para entender melhor essas diferenças, pode-se pesquisar sobre fenômenos climáticos espetaculares.
Em Saturno, as auroras são semelhantes às da Terra em termos de origem, pois também resultam da interação entre o vento solar e o campo magnético do planeta. Porém, em Júpiter, o processo é diferente devido à influência do plasma produzido pela lua Io, que contribui para a formação de auroras intensas e complexas. Essas diferenças tornam o estudo das auroras em outros planetas um campo de pesquisa fascinante, permitindo-nos entender melhor os processos físicos que ocorrem no sistema solar.
As auroras em Urano e Netuno também apresentam características distintas, devido à inclinação de seus eixos magnéticos e à composição de suas atmosferas. Essas divergências na estrutura e na dinâmica dos campos magnéticos desses planetas influenciam a forma e o comportamento das auroras, oferecendo uma oportunidade de explorar como esses fenômenos mudam em diferentes ambientes planetários.
Além disso, auroras foram detectadas em alguns satélites de Júpiter, como Europa e Ganimedes, sugerindo a presença de processos magnéticos complexos nesses corpos celestes. De fato, auroras foram observadas em Marte pela sonda Mars Express durante observações feitas em 2004. Marte não possui um campo magnético análogo ao da Terra, mas possui campos locais, associados à sua crosta, que são responsáveis pelas auroras neste planeta.
Este fenômeno também foi observado recentemente no Sol. Essas auroras são produzidas por elétrons acelerando através de uma mancha solar na superfície. Também há evidências de auroras em outras estrelas. Isto destaca o importância das auroras além do nosso planeta, pois fornecem informações vitais sobre os campos magnéticos e atmosferas de outros corpos celestes.
Observando a aurora boreal
Testemunhar a aurora boreal é uma experiência inesquecível, embora exija planejamento e paciência. Para aumentar as chances de identificá-los, é essencial escolher o hora e local favoráveis. Entre meados de agosto e abril, as noites são mais longas e escuras nas regiões polares, aumentando as chances de ver esse fenômeno. Para os interessados no tema, é útil rever Informações sobre Kiruna, a cidade da aurora boreal.
As melhores regiões para observar a aurora boreal incluem Noruega, Islândia, Finlândia, Suécia, Canadá e Alasca, onde céus limpos e condições climáticas favorecem o espetáculo. É aconselhável procurar lugares longe das cidades para evitar poluição luminosa e desfrutar de melhor visão. Se você quiser saber mais, consulte A espetacular tempestade da aurora boreal no Canadá.
Além disso, é fundamental se preparar para o frio e usar roupas adequadas para baixas temperaturas. A paciência desempenha um papel importante, pois as auroras podem aparecer e desaparecer rapidamente. Manter-se informado sobre as previsões de atividade geomagnética e ter uma câmera adequada ajudam a capturar esse fenômeno em todo o seu esplendor.
No entanto, as mudanças climáticas também começaram a afetar a visibilidade das auroras. O aumento das temperaturas e o derretimento do gelo polar podem afetar a densidade e a composição da atmosfera, alterando potencialmente a forma como as auroras são vistas da superfície da Terra. Além disso, o aumento da poluição luminosa em áreas urbanas dificulta a visualização desse fenômeno natural, sendo necessário viajar para áreas remotas para aproveitar totalmente a experiência.
A aurora boreal é um lembrete da majestade e complexidade do nosso universo. À medida que avançamos em nossa compreensão desses fenômenos, uma gama de oportunidades se abre para explorar sua beleza fascinante e os processos físicos por trás deles.
