La historia de sub tormentas Aurorales

El concepto de una aurora global que evoluciona de una manera particular tomó bastante tiempo y un montón de datos para descubrir. Durante el Año Geofísico Internacional (AGI) (1957-58), los científicos espaciales del mundo coordinaron sus esfuerzos para registrar la aurora desde muchos lugares al mismo tiempo. Se establecieron más de 100 cámaras de todo el cielo para ver la aurora con la Tierra girado por debajo de ella. Del análisis de estos datos, nacieron dos conceptos importantes en física auroral: "oval auroral" y "auroral substorm."

 

La Auroral Oval

Utilizando los datos de las cámaras de IGY All-Sky, un estudiante japonés Shun-ichi Akasofu, fue uno de los primeros en comprender que la aurora global en el norte era un óvalo de luz que rodea el polo norte magnético: el óvalo auroral. Escribió sobre su experiencia personal, descubriendo el óvalo auroral en el "procedimiento de la segunda Conferencia Internacional  sobre Sub-tormentas," (1994, pg 14 :

Todas las películas de IGY fueron archivadas en el Instituto de Geofísica. En ese tiempo dijeron que Joe Chamberlain (profesor conocido en el tema de auroras) había terminado un libro sobre la aurora tan completo que no había nada para estudiar en la aurora – malas noticias para un joven investigador que había llegado desde Japón!.

 

El espesor de su libro me desanimo a leerlo, por lo que decidí estudiar la aurora basada en mis propias observaciones. Lo primero que noté fue que la aurora tiende a aparecer en el horizonte del Norte en la noche y a cambio hacia el sur como avanza la noche. Después de la medianoche, desplaza hacia el horizonte del Norte. Por supuesto esto fue un hecho bien conocido aún en esos días. Sin embargo, el libro de Chamberlain no dieron ninguna explicación clara para este fenómeno bien conocido... dijo Shun-ichi Akasofu.

 

 

la imagen de arriba: modelo del óvalo auroral como se ve desde el espacio superpuesto sobre una imagen visible de la Tierra. Las redes de falso color indican la aurora más brillante y azul la más tenue. La más brillante aurora se encuentra en la medianoche.  Crédito: NSSDC, Holzworth y Meng.

 

Después de mirar los datos de la cámara de All-Sky desde distintos lugares del mundo que tuvo datos al mismo tiempo, Shun-ichi Akasofu, se dio cuenta que la aurora se produce instantáneamente en óvalos que rodean los polos magnéticos de la Tierra. Quedó claro que la aurora no se mueve en absoluto – sólo la tierra se estaba moviendo en un óvalo auroral global que se encontraba más hacia el sur a medianoche que al amanecer y al atardecer. En ese mismo momento, 1960-1963, otro espacio científico en Rusia, Yasha Feldstein, ya había publicado un libro con los mismos resultados exactos. Pero tomó muchos años para las implicaciones de los datos y resultados a hundirse en la comunidad científica.

 

Sub-Tormentas Aurorales

 

Mientras tanto, Shun-ichi Akasofu comenzó a mirar más de cerca los datos de la cámara de All-Sky. Escribe (en la página 17):

 

En ese momento, se creía también firmemente que existe un patrón fijo (con respecto al Sol) de actividad auroral. En la noche, la aurora tenía una forma de arco tranquilo, homogéneo, mientras que la aurora sobre el cielo de medianoche siempre fue muy activa. El cielo de la mañana estaba cubierto por aurora irregular. La Tierra gira una vez al día bajo un patrón fijo. Como resultado, parado en un punto de la Tierra, la aurora apareció someterse a una variación diaria, desde un tranquilo arco homogéneo, a arcos Enterior activas y finalmente las auroras irregulares, como la rotación de la Tierra lleva el observador bajo el patrón fijo.

 

… No tuve la misma impresión examinando millas de película All-Sky de incluso una sola estación. Por ejemplo, fotografías de All-Sky de Saskatoon, Canadá, mostraban que la aurora sufrió esta transformación tres veces en una sola noche. Esto me indica que el concepto de patrón fijo no era correcto o que la Tierra gira tres veces en esa noche. La conclusión fue obvia. Cuando las fotografías de All-Sky simultáneas de Siberia, Alaska y Canadá se examinaron juntas, se encontró que las auroras a lo largo de una parte significativa del óvalo simultáneamente sufren cambios a gran escala, de una condición tranquila a una condición activa y vuelven a un estado tranquilo; tales cambios se repitieron varias veces por noche.

 

la imagen de la izquierda: estos son dibujos hechos por Shun-ichi Akasofu en un artículo que publicó la introducción de la noción de un desarrollo global de la aurora, que él llamado substorm.crédito: Shun-ichi Akasofu

 

Y este fue el comienzo del término "auroral substorm." Shun-ichi Akasofu dibujó esquemáticas ilustraciones para mostrar cómo desarrolla la substorm auroral utilizando los datos de All-Sky y publicó sus resultados en 1964. Cuando satélites (como ISIS2 en 1973, DMSP en 1974, Kyokko en 1981 y ds1 en 1982) se pusieron en el espacio para estudiar la aurora, los científicos vieron exactamente lo que había dibujado Shun-ichi Akasofu de muchas cámaras, ubicadas en la tierra: substorms aurorales.

 

Desde 1964, las diferentes fases en la evolución de la substorm han dado nombres particulares. La fase inicial de calma antes de la aurora se convierte en activa, se llama la fase de crecimiento. El tiempo cuando la aurora se cambia de un arco homogéneo de movimiento lento a muchas formas aurorales bailes se llama aparición de substorm. La aurora de rápido movimiento que llena el cielo se produce durante la fase de ruptura. Y el tiempo con parches aurora que pulsa encendido y apagado se llama la fase de recuperación. THEMIS descubrirá qué inicio de substorm de desencadenadores.

 

 Substorms aurorales desde el espacio

 

En lugar de usar luz visible a nuestros ojos, la mayoría de las cámaras de los satélites toma fotografías de la Tierra y la aurora en un tipo de luz que nuestros ojos no pueden ver: la luz ultravioleta. Cuando nos fijamos en tierra en luz ultravioleta, no podemos ver los continentes y el océano. En cambio, un instrumento que mira la Tierra ultravioleta ve los gases incandescentes de luz solar en la atmósfera superior. Este instrumento también puede ver la Northern Lights (sur) como un óvalo que rodea el polo magnético Norte (sur).

 

 

Espectro electromagnético. Crédito: UC Regents

 

Encima es una serie de imágenes realizadas por capturar la luz ultravioleta proveniente de la aurora y la atmósfera superior. El lado brillante es la atmósfera encendida por la energía de la luz del Sol y el óvalo de luz es la aurora. Se puede ver cómo se ilumina el óvalo auroral en un área localizada y luego de repente se rompe en muchas formas diferentes que se expanden tanto hacia el polo y el Ecuador de la Tierra. Esto es exactamente lo que Shun-ichi Akasofu señaló en su ilustración substorm auroral.

 

Imagen superior: arriba es una serie de imágenes realizadas por capturar la luz ultravioleta proveniente de la aurora y la atmósfera superior. El lado brillante es la atmósfera encendida por la energía de la luz del Sol y el óvalo de luz es la aurora. Se puede ver cómo se ilumina el óvalo auroral en un área localizada y luego de repente se rompe en muchas formas diferentes que se expanden tanto hacia el polo y el Ecuador de la Tierra. Esto es exactamente lo que Shun-ichi Akasofu señaló en su ilustración substorm auroral.

 

Crédito: NASA Themis

 

Traducción: El Quelonio Volador