Cómo se producen las auroras boreales

La aurora boreal suele ser visible solo en el extremo norte, pero en los últimos 18 meses, brillantes cortinas de luz rosa y verde han llenado los cielos nocturnos de gran parte de América del Norte, ofreciendo en ocasiones espectáculos deslumbrantes incluso en el sur de Texas y Hawái.

Estos espectáculos de luces generalizados se deben a ráfagas especialmente intensas de viento solar: partículas cargadas eléctricamente expulsadas del sol a velocidades increíbles. Su fuerza se debe a que el sol ha alcanzado el punto máximo de su ciclo solar, un período de mayor actividad solar que ocurre cada 11 años. Aunque el punto máximo del ciclo acaba de pasar, se prevé que tormentas más intensas de lo habitual, y auroras boreales inusualmente extensas, continúen hasta 2026.

Este es un ejemplo de lo que los científicos llaman «meteorología espacial», que trata de la interacción entre el Sol y la Tierra. No todas las consecuencias de la meteorología espacial son agradables, algunas son peligrosas. Pero la física que hay detrás es muy interesante.

Soplando en el viento

Puede que pienses en el Sol como una gran bola de fuego, pero no lo es. En realidad, el Sol es un gigantesco reactor de fusión nuclear. En el núcleo, los protones chocan entre sí bajo una presión extrema. Estos protones se unen para crear el núcleo de un átomo de helio, con dos protones y dos neutrones. (Dos de los protones se desintegran en neutrones).

Illustration: Rhett Allain

Pero, ¡espera! El núcleo de helio tiene menos masa que los cuatro protones con los que empezamos. Esa masa no se pierde, sino que se convierte en energía, según la famosa ecuación de Einstein E = ^mc2, donde E es la energía, m es la masa y c es la velocidad de la luz. Este último número es enorme, la luz viaja a 300,000 kilómetros por segundo, y su magnitud es cuadrada, lo que significa que incluso una pequeña pérdida de masa crea mucha energía. Por eso el Sol es tan caliente, con una temperatura central de 27 millones de grados Fahrenheit. Sí, hace mucho calor.

Bajo este calor extremo, los gases de la parte exterior del Sol forman un plasma en el que los electrones son arrancados de sus átomos, dejando cargas eléctricas libres (principalmente electrones y protones) zumbando por todas partes. Algunas de ellas se mueven lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitatoria del Sol. Estas partículas expulsadas son lo que llamamos «viento solar».

Puedes ver el efecto del viento solar cuando choca contra un cometa. Los cometas son grandes bolas de nieve sucia que orbitan alrededor del Sol formando largas elipses. Cuando uno se acerca al sol, su cuerpo helado se sublima y se convierte en gas. Parte de este gas adquiere suficiente energía para ionizarse (los electrones se liberan de los átomos), dejando un gas cargado eléctricamente. Entonces, cuando el viento solar golpea, empuja este gas ionizado lejos, creando una cola que puede ser decenas de millones de kilómetros de largo.

Dato curioso: se podría pensar que la cola se extiende por detrás del cometa como la estela de un avión, pero no es así. Se extiende en dirección opuesta al Sol, básicamente en dirección lateral al movimiento del cometa.

Una forma de ver el eclipse solar y aprender sobre la singular física de la luz

¿Qué forma se proyectaría a través de un orificio cuadrado cuando la fuente de luz, como la del Sol, es redonda? Aquí tienes una manera estupenda de ver el eclipse solar del lunes y, de paso, aprender sobre la extraña física de la luz.

¿Por qué ahora?

¿Qué hace que el viento solar se ponga tan nervioso cada 11 años? Bueno, al igual que la Tierra, el Sol tiene un campo magnético, pero es extremadamente inestable. Como el Sol no es un objeto sólido, sus distintas partes giran a velocidades diferentes. Esto hace que su campo magnético se retuerza y se deforme, y cada 11 años aproximadamente se invierte la polaridad. Esto ocurrió por última vez en 2013, y aquí estamos en 2025.

Estas líneas de campo magnético en movimiento pueden atravesar la superficie, creando manchas solares e impresionantes géiseres de plasma conocidos como erupciones solares. ¿Por qué ocurre esto? Cuando las cargas eléctricas se mueven, pueden ser empujadas y atraídas por un campo magnético. Puedes comprobarlo tú mismo con un alambre de cobre y una pila. Si colocas el cable cerca de un imán estacionario y luego conectas los extremos para que fluya una corriente, el cable se moverá. Compruébalo.