Aurorak: sugarretatik poloetara

Aurorak, borealak iparraldean eta australak hegoaldean, Lurraren poloetatik gertu antzematen diren argi txundigarri bezain misteriotsuak dira. Gizakiok, orokorrean, hotzarekin lotzen baditugu ere, haien iturria askoz ere leku beroagoan dago: Eguzkiaren azalean, hain zuzen ere. Hemen, Eguzkiaren sugarretan hasi eta Lurreko paraje helezinenetan amaitzen den plasmaren bidea jorratuko dugu.

Eguzki-haizea:

Fenomeno ikusgarri orok legez, aurorek ere energia-iturri bat behar dute. Zorionez, aurreko artikulu batean esan bezala, gure izarra beti jardunean ari den forjaria dugu, etengabeko energia-jarioa sortzen duena. Argi moduan askatutakoak, besteak beste, gure zerua argitu eta landareen fotosintesia ahalbidetzen du. Bestalde, partikula kargadunak (elektroiak eta protoiak, batik bat) isuriz ere askatzen da energia, eguzki-sistema osoa betetzen duen plasma-fluxu¹ bat sortzeraino. Eguzkitik kanporantz bidaiatzen duen partikulen fluxuari eguzki-haize deritzo, eta etengabe protoiak eta elektroiak helarazten dizkigu Lurrera.

Gainera, Eguzkiaren azaleko aktibitatea altua denean, “flare” izeneko eztandak jazo ohi dira, zeintzuek, sarri, berehalako plasma-isuri bortitzak eragiten dituzten. Igortzen diren partikulak Lurrerantz bideraturik daudenean, eguzki-ekaitz bat datorkigula diogu, normalean baino partikula gehiago heltzen baitira gure planetara (gehiagorako, ikusi eguzki-dinamoari buruzko artikulua).

1. Irudia: Eguzki-haizearen (urdinez) eta Lurraren eremu magnetikoaren (gorriz) irudikapena. Kredituak: University of Waikato (www.sciencelearn.org.nz)

Magnetosfera - Lurraren ezkutua:

Eguzkitik datozen protoiek eta elektroiek, ordea, gugana iritsi nahian, Lurraren babes-sistema topatzen dute: magnetosfera. Gure planetak eremu magnetiko propioa du, kanpo-nukleoan biraka dabilen burdin likidoak sortua², eta magnetismo horrek ezkutu-lana egiten du eguzki-haize gehiena desbideratuz. Lurraren eremu magnetikoak eguzki-haizeari aurre egiten dion zonaldeari magnetosfera deritzogu, eta gure atmosferaren azken geruza da. Izan ere, eskerrak eman beharko genizkioke magnetosferari, hura ezean, Eguzkiak igorritako partikulek Lurraren atmosfera aurretik eramango bailukete, putz egindako txikoria-belarra bailitzan. Begira bestela Marteri; noizbait lurrazalean ibaiak eta itsasoak eduki zituen planetan Bardeak gailendu dira, eguzki-haizeak atmosfera ia guztia lapurtu ahala.

Hala ere, ezkutu orok arrakalak dituen bezalaxe, partikula batzuk magnetosfera zeharkatu eta altuera baxuagoetara igarotzen dira. Eremu magnetikoa, baina, indartsuagoa da lurrazaletik gertuago, eta, elektromagnetismoaren legeek bideratuta, Eguzkiko partikulek Lurraren inguruan biraka amaitzen dute. Hau da, Van Allenen gerrikoak sortzen dira: partikula kargadunek eremu magnetikoak jarraitzen dituzte, baina Lurraren Ipar eta Hego Poloen artean erreboteka dabiltza, ezin ihes egin, eta donut itxurako plasma-gerriko bat sortzen dute (ikusi 2. irudia). Gerriko horiek garrantzitsuak dira ingeniaritza espazialean, sateliteak (eta astronautak!) energia altuko partikula kargadunen eragin arriskutsutik babestu behar baitira haiek gurutzatzean.

2. Lurraren eremu magnetikoa (zuriz) eta Van Allenen gerrikoak (koloreek partikula kargadunen dentsitatea adierazten dute, dentsitate maximoa gorria delarik). Irudia: Kredituak: Houston Space Center (https://spacecenter.org/what-are-the-van-allen-radiation-belts/)

Van Allenen gerrikoen konfinamendua, alabaina, ez da perfektua, eta abiadura altuko 

elektroi batzuek eremu magnetikoaren presioa gainditu, eta, poloen inguruan, atmosferara sartzea lortzen dute. Are gehiago, eguzki-ekaitzetan, hain da handia iristen diren partikula kargadunen abiadura eta dentsitatea, non magnetosfera “arrakalatu” eta zuzenean poloetara bideratzen diren. Hala, “elektroi-euri” bat imajina dezakegu, Lurreko atmosferaren goialdea partikulaz ureztatzen duena. Xirimiria (Van Allenen gerrikoetatik ihes egindako partikulak) etengabea bada ere, eguzki-ekaitzek asko handitzen dute jarioa³.

Elektroi-euritik, argia:

3. Irudia: Atmosferara heltzen diren partikula kargadunen, eta molekula ezberdinekin talkan sortzen dituzten trantsitzio eta koloreen, irudikapena. Kredituak: https://www.lwpetersen.com/science-and-nature/what-causes-the-aurora/

Elektroiek (eta neurri txikiagoan, bestelako partikula kargadunek), espaziotik ur-jauzia bailiran amiltzen direnean, atmosferako gaseko (nitrogenoz eta oxigenoz osatua, batik bat) molekulekin talkak jasaten dituzte. Elektroi batek, esaterako, oxigeno atomo (O) batekin talka egiten duenean, espaziotik zekarren energia transmituz atomoa kitzikatzen du⁴. Oxigenoa, denbora bat pasata, normaltasunera itzuliko da, baina sobera duen energia argi moduan askatuko du. Prozesuaren laburpena, finean, honakoa da: Eguzkitik zetorren elektroiaren abiadura, aireko molekulekin talkak pairatu ostean, gure begiak antzeman dezakeen argi berde bilakatu dela.

Auroren irudi zabala ulertzeko atmosferaren altuera ezberdinei erreparatu beharko diegu. Denok buruan dugun kolore berde distiratsua, hain zuzen ere, elektroiek oxigenoa (O) lurrazaletik 95-200 km-ra (termosferan) kitzikatzen dutenean sortzen da. Atomo berberak, altuera handiagoko (eta dentsitate txikiagoko) geruzetan kitzikatzen denean (200 km-tik gora), argi berdeaz gain gorria ere igortzen du. Kolore gorriarentzat kamera digitalek gure begiek baino sentikortasun handiagoa dutenez, tonu gorrixkak argazkietan hobeto preziatu ohi dira. Oxigenoak sortutako aurora horiek ikusi ahal izatea arrunta da Ipar Polotik gertu, beti ere neguaren iluntasunak ahalbidetuta, etengabeko elektroi-xirimiriak sortzen baititu.

Azkenik, Lurrak eguzki-ekaitzak pairatzen dituenean, elektroi batzuk nahikoa energia dakarte atmosferako geruza baxuagoetara iristeko. 60 km-ko altueratik behera (oraindik ere hegazkin komertzialak baino 5 bider altuago), nitrogeno gas-molekulak (N₂) kitzikatuz argi urdina eta gorria igortzen dira, bien konbinazioak zeruan aztarna moreak margotzen dituelarik⁵.

Hala, Eguzkiak egotzitako sugar gutxi batzuek, Lurraren ezkutua gainditu ostean, gure atmosferako molekulak kitzikatuz, iluntasuna nagusi den zeruetan pintzelkada berde, gorri zein moreak marraz ditzakete.

4. Irudia: Ezkerrean, Nazioarteko Espazio Estaziotik ateratako argazki bat (Kredituak: ESA/NASA). Bertan, argi eta garbi ikusten da argi gorria berdea baina gorago sortzen dela atmosferan. Eskuinean, NASAren proiektu batean antzemandako aurora boreal morea, 2024ko maiatzean (azken urteotako eguzki-ekaitz indartsuenean) jazoa (Kredituak: Gunjan Sinha).

Oin-oharrak

¹: “Plasma-fluxua”, sinpleki, mugitzen ari diren partikula kargadunak dira.

²: Lurraren nukleoak 2 geruza nagusi ditu: kanpo- eta barne-nukleoak, batik bat burdinez osatuak. Barne-nukleoa solidoa bada ere, kanpo-nukleoa likido-egoeran (edo zehatzago, plasma-egoeran) dago. Tenperatura altuak direla eta, partikulak ionizatuta daude (karga dute), eta Lurraren errotazioarekin konbinatuta, eskala handiko eremu magnetiko bat sortzen da. Eguzkiak bere eremu magnetikoa sortzeko duen dinamo-prozesuaren antzekoa da, artikulu honetan jorratua.

³: Irudi hau sinplifikazio bat da: Van Allenen gerrikoez gain badaude bestelako partikula-iturri konstanteak, magnetosferan “arrakala bat sortzean” (birkonexio magnetikoen eraginez)  partikulak ez dira zuzenean poloetara bideratzen, elektroiez gain protoiak eta bestelakok ere badaude, etab., etab.

⁴: Atomo batek (oxigenoak, kasu) elektroi (edo bestelako partikula kargatu) batekin talka egiten duenean, elektroi askeak bere abiaduragatik duen energiaren zati bat atomoari “ematen” dio. Energia hori atomoko elektroi lotu bat “kitzikatzeko” erabiltzen da, hau da, energia-maila altuago baterako igotzeko. Denbora bat pasata, atomo “erlaxatu” egiten da; foti bat igorri ondoren elektroi lotua bere hasierako egoerara itzultzen da.

⁵: Berdeaz, gorriaz eta moreaz gain, bestelako egoera edo molekuletan, kolore gehiago ere sor daitezke: urdina, horia, arrosa…

Erreferentziak

https://www.bu.edu/csp/PASS/Jupiter_aurorae.html

https://www.lwpetersen.com/science-and-nature/what-causes-the-aurora/

https://sci-hub.se/https://doi.org/10.1007/s11214-015-0170-y