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Las Auroras Polares, cuando el Sol pinta el cielo de colores

Las Auroras polares se llaman Aurora Boreal en el hemisferio norte, más conocida como Northern Lights (luces del norte), y Aurora Australis en el hemisferio sur, también conocida como Southern Lights (luces del sur). Es un fenómeno de colores precioso que se puede observar en el cielo en lugares de la Tierra próximos a los polos.

snow nature sky night
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Estas luces se producen cuando el viento solar, que viene con partículas cargadas (electrones, protones y partículas alfa) de alta energía, choca contra el campo magnético de la Tierra, este solo dejar pasar a las partículas por los vórtices del campo que se encuentran en el polo norte y sur.

800px-Magnetosphere_renditionInteracción del viento solar contra el campo magnético de la Tierra. Imagen: NASA

Cuando las partículas golpean la atmósfera cerca de los polos magnéticos, hacen que brille como los gases en una lámpara fluorescente, las partículas cargadas chocan con las moléculas del aire  y forman esos colores tan espectaculares.

molecuas de aireInteracción de las partículas cargadas con el aire. Gráfico: NASA

Son impredecibles pues dependen de la actividad solar, a mayor actividad solar mayor será su probabilidad, intensidad y su duración en el tiempo. La mejor época para observarlas es el otoño e invierno del hemisferio norte y del Sur. Las zonas más buenas para su contemplación son los países más cercanos al polo.

Siempre hay que alejarse de la contaminación lumínica y de las nubes para observarlas en toda su plenitud. La aurora no es visible durante el día, sin embargo, a menudo se puede observar una hora antes del amanecer o después del atardecer, con la noche solo hay que esperar bien abrigados a ver el espectaculo. Pero claro, no hay una hora exacta en la que aparecen, simplemente hay que informarse de posibles tormentas solares y buscar el día adecuado para su observación, sí se va a algún país adrede para verlas, es bueno planificar otras cosas para ver de la región  a la que vayamos por sí no vemos absolutamente nada, ya que la meteorología nos lo podría impedir.

Desde el espacio se observa continuamente nuestra estrella con lo que podemos hacer una predicción aproximada de intensidad y duración de auroras polares, esto lo hace la red de observación NOAA de NASA, el proyecto OVATION da previsiones para tres días.

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El modelo de pronóstico de Aurora de OVATION nos muestra la intensidad y la ubicación de la aurora predicha para el tiempo que se muestra en la parte superior del mapa. Este pronóstico de probabilidad se basa en las condiciones actuales del viento solar. Créditos: NASA.

Es un bello espectaculo, muy recomendable incluso desde el espacio… os dejamos un vídeo precioso de NASA donde se aprecian las auroras desde la estación espacial internacional, a unos 400 km de altura.

Las Auroras en otros planetas:

Los instrumentos de telescopio espacial Hubble y la misión Juno capturaron unas impresionantes auroras en el planeta Júpiter y el equipo de científicos del Hubble crearon este precioso vídeo:

Créditos vídeo: NASA, ESA, J. Nichols (University of Leicester), and G. Bacon (STScI); A. Simon (NASA/GSFC) and the OPAL team.

Estas auroras tienen una energía impresionante, se han observado poderosos potenciales eléctricos, alineados al campo magnético, que aceleran los electrones hacia la atmósfera de Júpiter a energías de hasta 400.000 electrones voltio. Esto es 10 a 30 veces mayor que los potenciales aurorales más grandes observados en la Tierra, donde sólo varios miles de voltios son necesarios para generar las auroras más intensas.

Utilizando el Telescopio Espacial Hubble, los astrónomos fotografiaron  en 2013 unas auroras espectaculares sobre el polo norte de Saturno con un nivel de detalles sin precedentes.

Realmente el Universo es maravilloso 🙂

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art astronomy atmosphere aurora borealis
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Impresionante vídeo del Sol en alta definición

El Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de NASA, que proporciona imágenes increíblemente detalladas del Sol las 24 horas del día nos ha proporciona una visión sin precedentes de la actividad solar, en 2015 se creó un vídeo que no os dejará indiferentes.

Estas imágenes son un ejemplo de la clase de datos que SDO proporciona a los científicos. Al observar el Sol en diferentes longitudes de onda, y por lo tanto diferentes temperaturas, los científicos pueden observar los movimientos del material solar a través de la corona, que contiene pistas de las  causas de las erupciones solares, investigan que es lo que calienta la atmósfera del Sol hasta conseguir que sea 1.000 veces más caliente que su superficie, y por qué los campos magnéticos del sol están constantemente en movimiento.

En este vídeo en Ultra alta definición podemos observar imágenes de nuestra estrella en un detalle sin precedentes. Nos podemos deleitar con la danza del material ultra caliente de nuestra estrella con extraordinario detalle, ofreciendo una visión íntima de las grandes fuerzas del sistema solar:

Credito: NASA’s Goddard Space Flight Center

Para saber más:

¿Qué es una estrella?

Observatorio SDO

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¿Quién cuenta las manchas solares?

Los astrofísicos rastrean los ciclos solares del Sol contando las manchas solares que aparecen en la superficie de nuestra estrella.

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Interior de una mancha solar, gráfico de NASA. Las manchas solares son áreas del tamaño de planetas donde intensos bucles magnéticos asoman a través de la superficie visible de la estrella.

Manchas solaresManchas solares, podemos ver la escala a la izquierda y a la derecha el tamaño de los planetas Tierra y Júpiter para comparar los tamaños de las manchas. imagen del telescopio espacial SOHO

Contar las manchas solares no es tan sencillo como parece. Supongamos que miramos el Sol a través de un telescopio de alta potencia con el correspondiente filtro solar, podríamos ver en ese caso de 10 a 20 manchas solares. Un poderoso observatorio espacial podría ver aún más, entre 50 a 100. Pero… ¿Cuál es el número de manchas solares exacto?

Para calcularlo hay dos números oficiales de manchas solares de uso común. El primero, el número diario “Boulder Sunspot”, se calcula por el Centro de Entorno Espacial NOAA utilizando una fórmula ideada por Rudolph Wolf en 1848:

R = k (10 g + s), donde R es el número de manchas solares; g es el número de grupos de manchas solares en el disco solar; s es el número total de puntos individuales en todos los grupos; y k es un factor de escala variable (generalmente <1) que tiene en cuenta en la observación las condiciones y del tipo de telescopio (prismáticos, telescopios espaciales, etc.). Los científicos combinan los datos de una gran cantidad de observatorios (cada uno con su propio factor k) para llegar a un valor diario.


Los números internacionales de manchas solares desde 1745 hasta la actualidad.

El número de Boulder es alrededor del 25% más alto que el segundo índice oficial, el “Número Internacional de manchas solares“, publicado diariamente por el Centro Índice de Información de Manchas Solares ubicado en Bélgica. Tanto el número Boulder y los números internacionales se calculan a partir de la misma fórmula básica, pero que incorporan datos de diferentes observatorios.

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La ilusión óptica de la Luna y el Sol sobre el horizonte

Seguro que todos os habéis maravillado cuando habéis visto a la Luna o al Sol sobre el horizonte con un tamaño impresionante, majestuosos y esplendidos para una espectacular foto. Sin embargo cuando ascienden en el cielo se ven mucho más pequeños que cerca del horizonte, dejando unas fotos menos bonitas… pero sí os digo que la Luna y el Sol tienen el mismo tamaño aparente en el horizonte que en lo alto del cielo ¿os lo creeríais?… Pues si son iguales.

Esto es debido a un efecto óptico, a una ilusión. Para ello no tenéis más que mirar el siguiente dibujo, y observar cual de las dos esferas centrales es más pequeña.

lusiónEste diagrama representa el llamado efecto Ebbinghaus. Las esferas centrales amarillas son del mismo tamaño. 

Seguramente os quedáis con la esfera de la izquierda como la más diminuta, pero sin embargo ambas esferas son exactamente iguales. Sí esto lo extrapolamos al caso de la Luna y el Sol ocurriría lo mismo, os lo explico. Cuando podemos comparar el tamaño de un objeto con algo cercano lo vemos mas grande, así cuando la Luna o el Sol están cerca del horizonte lo podemos comparar con montañas, casas…. y parece aun más grande, al ascender por el cielo ya no lo podemos comparar y nos parece más pequeña. Así en el dibujo de las esferas, las esferas más cercanas a la central hacen que parezca más grande que las esferas más grandes y alejadas de la esfera del centro… es todo una ilusión de nuestro cerebro.

Podemos incluso tratar de medir el tamaño del Sol y la Luna para comprobarlo. En el cielo la luna y el Sol tienen el mismo tamaño aparente (0.5º o 30 minutos de arco). Con el brazo extendido y usando el dedo índice podríamos tapar la  luna o el Sol tanto en el horizonte como en lo alto del cielo.

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El cielo es una esfera por tanto las medidas de distancias entre estrellas se miden en grados, nuestra mano nos puede decir esas distancias. Extendemos el brazo hacia el cielo y podemos medir así:Captura

Como veis con un dedo podemos tapar el Sol y la Luna, ya que miden medio grado y nuestro dedo indice 1º comprobando así que el tamaño es el mismo en el horizonte y en lo alto del cielo, no tenéis más que probarlo. 🙂

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Envía tu nombre a nuestra estrella con la misión Parker solar Probe

¿Quieres llegar hasta el Sol? ahora puedes hacerlo con la misión Parker solar Probe, la NASA invita a personas de todo el mundo a enviar sus nombres para colocarlos en un microchip a bordo de la misión que se lanzará en verano de 2018. La misión viajará a través de la atmósfera del Sol, enfrentando condiciones de calor y radiación terribles.

misión al solRecreación de la misión Parker solar Probe, imagen: NASA

Nosotros ya lo hemos hecho:

tiket al sol

Para hacerlo tan solo tenéis que registraros en la siguiente dirección y seguir las instrucciones, cuando lo hagáis vuestro nombre viajará hacia una estrella :).

http://parkersolarprobe.jhuapl.edu/The-Mission/Name-to-Sun/

También el actor William Shatner, conocido por la saga Star Treck os invita a hacerlo:

La sonda llegará donde jamás ninguna otra sonda ha llegado, a 5 millones de kilómetros de la atmosfera solar, proporcionará nuevos datos sobre la actividad solar, la corona solar y hará contribuciones muy importantes a nuestra capacidad de predecir las grandes tormentas solares que tanto afectan a la Tierra. 

Tiene tres objetivos muy importantes:

  • Rastrear el flujo de energía que calienta y acelera la corona solar y el viento solar.
  • Determinar la estructura y la dinámica del plasma y los campos magnéticos en las fuentes del viento solar.
  • Explorar los mecanismos que aceleran y transportan las partículas energéticas.

Créditos del vídeo: The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

Todo un reto sin precedentes que nos hará comprender mejor el funcionamiento de nuestra maravillosa estrella, el Sol.

Para saber más:

Misión Parker Solar Probe

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La analema solar

Si miramos al Sol a la misma hora todos los días, desde el mismo lugar, ¿lo observaríamos en la misma ubicación en el cielo? la solución es sencilla, si la Tierra no estuviera inclinada, y si su órbita alrededor del Sol fuera perfectamente circular, entonces, sí, lo haría, estaría en el mismo punto. Sin embargo, una combinación de la inclinación de 23.5 grados de la Tierra y su órbita ligeramente elíptica se combinan para generar el patrón en forma de figura de un “8” si miramos al Sol a la misma hora todos los días, desde el mismo lugar y lo fotografiamos. El patrón se llama analema.

analema2

La inclinación del eje de la Tierra de 23.4 grados afecta la posición aparente del Sol en el cielo, a medida que avanza el año y la Tierra continúa girando en un eje inclinado y orbitando alrededor del Sol, el Sol parece moverse hacia arriba y hacia abajo (Norte-Sur ) en el cielo. Esto tiene el efecto de generar los dos bucles de la figura 8.

El ciclo superior de la figura de la Analema se genera durante el verano: a medida que avanzan los meses de verano, el Sol se mueve más hacia arriba en el cielo, alcanzando el punto más alto alrededor del solsticio de verano .

Después del solsticio de verano, la posición aparente del Sol comienza a moverse hacia abajo en el cielo, generando el primer bucle de la figura. Este efecto se repite de manera similar durante los meses de invierno para generar el segundo bucle de la curva de la figura del 8.

analema

Si la trayectoria orbital de la Tierra fuera elíptica, pero su eje no estuviera inclinado, la curva de la Analemma solar sería de forma ovalada. En el Ecuador, esta línea sería una línea recta que abarca de izquierda a derecha u oeste a este.

Si la trayectoria orbital de la Tierra fuera circular, su inclinación axial tendrá el efecto de generar una curva de Analema perfecta en la figura 8, de modo que el bucle superior e inferior tengan el mismo tamaño. Sin embargo, este no es el caso. No solo el camino orbital de la Tierra es elíptico, el Sol no está en el centro de este camino. Esto significa que una parte de la trayectoria orbital (Perihelio) está más cerca del Sol que la otra (Afelio).

Debido a su forma orbital, la Tierra se mueve más rápido alrededor del Sol cuando está en su Perihelio, alrededor del Solsticio de Invierno, que cuando está en su Afelio. Esto tiene el efecto de aplanar la mitad inferior de la curva.

En el hemisferio norte, la curva Analema tiene el bucle más amplio en la parte inferior. Esto es opuesto en el hemisferio sur, donde el bucle más amplio se encuentra en la parte superior de la curva.

Los observadores en el Polo Norte verán solo el lazo superior del Analemma, mientras que los del Polo Sur observarán solo la parte inferior de su Analemma.

Además, la dirección del Analema también varía según la ubicación del observador en la Tierra.

las estaciones y la analema

El Analema para el Sol tiene diferentes formas en cada uno de los 8 planetas. Esto se debe a que la posición del Sol en el cielo depende no solo de la forma de la órbita del planeta a su alrededor, sino también del ángulo del eje de rotación del planeta.

¿Cómo hacer una analema en el suelo?

Con estos pasos podemos trazar un analema solar con una varilla:

  • Encuentra un lugar donde el sol brille a la misma hora del día durante todo el año.
  • Coloca una varilla puntiaguda en el suelo.
  • Todos los días, al mismo tiempo, coloca otra varilla para marcar el lugar donde se encuentra el final de la sombra de la primera varilla. Para simplificar las cosas, puedes hacer esto en la misma fecha y hora cada mes en lugar de la misma hora todos los días.
  • Al final del año, tendrás una figura en forma de 8 hecha por las varillas. Esta es tu curva Analema solar.
  • En lugar de utilizar barras, puedes marcar el punto de sombra en una hoja grande de papel cuadriculado.

Si bien la hora del día para registrar la posición del sol se puede decidir arbitrariamente, hay dos cosas a tener en cuenta. Primero, es importante marcar las sombras a la misma hora todos los días. Segundo, cuenta para el horario de verano (DST). Si su ubicación observa el horario de verano, ajusta tu tiempo de marcado en consecuencia.

Para saber más:

La Analema (en inglés)

Calculo de la posición del Sol

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