Aurora polar, também conhecida comoluzes do norte (aurora boreal) ouluzes do sul (aurora austral), é um fenômeno luminoso natural no céu daTerra, observado principalmente emregiões de alta latitude (próximas aoÁrtico eAntártica). As auroras exibem padrões dinâmicos de luzes brilhantes que aparecem como cortinas, raios, espirais ou cintilações que cobrem todo o céu.[1]
Emlatitudes dohemisfério norte é conhecida comoaurora boreal (nome batizado porGalileu Galilei em 1619,[7] em referência àdeusaromana do amanhecer,Aurora, eBóreas, deus grego, representante dos ventos nortes). A ocorrência deste fenômeno depende da atividade das fulgurações solares. Em latitudes dohemisfério sul é conhecida comoaurora austral, nome batizado porJames Cook, uma referência direta ao fato de estar aoSul.[8]
A aurora aparece tipicamente tanto como um brilho difuso quanto como uma cortina estendida em sentido horizontal. Algumas vezes são formados arcos que podem mudar de forma constantemente. Cada cortina consiste de vários raios paralelos e alinhados na direção das linhas do campo magnético, sugerindo que o fenômeno no nosso planeta está alinhado com ocampo magnético terrestre. Da mesma forma a junção de diversos fatores pode levar à formação de linhas aurorais de tonalidades de cor específicas.[carece de fontes?]
A aurora polar terrestre é causada porelétrons deenergia de 1 a 15keV, além deprótons epartículas alfa, sendo que aluz é produzida quando eles colidem comátomos daatmosfera do planeta, predominantementeoxigênio enitrogênio, tipicamente em altitudes entre 80 e 150 km. Cada colisão emite parte da energia da partícula para o átomo que é atingido, um processo deionização,dissociação e excitação departículas. Quando ocorre ionização, elétrons são ejetados, os quais carregam energia e criam umefeito dominó de ionização em outros átomos. A excitação resulta ememissão, levando o átomo a estados instáveis, sendo que estes emitem luz emfrequências específicas enquanto se estabilizam. Enquanto a estabilização do oxigênio leva até um segundo para acontecer, o nitrogênio estabiliza-se e emite luz instantaneamente. Tal processo, que é essencial para a formação daionosfera terrestre, é comparável ao de uma tela detelevisão, no qual elétrons atingem uma superfície defósforo, alterando o nível de energia das moléculas e resultando na emissão de luz.
De modo geral, o efeito luminoso é dominado pela emissão de átomos de oxigênio em altas camadas atmosféricas (em torno de 200 km de altitude), o que produz a tonalidadeverde. Quando a tempestade é forte, camadas mais baixas da atmosfera são atingidas pelovento solar (em torno de 100 km de altitude), produzindo a tonalidadevermelho escura pela emissão de átomos de nitrogênio (predominante) e oxigênio. Átomos de oxigênio emitem tonalidades de cores bastante variadas, mas as predominantes são o vermelho e o verde.
O fenômeno também pode ser observado com uma iluminaçãoultravioleta,violeta ouazul, originada de átomos de nitrogênio, sendo que a primeira é um bom meio para observá-lo do espaço (mas não em terra firme, pois a atmosfera absorve os raios UV). Osatélite daNASAPolar já observou o efeito emraios X, sendo que a imagem mostra precipitações de elétrons de alta energia.
A interação entre moléculas de oxigênio e nitrogênio, ambas gerando tonalidades na faixa do verde, cria o efeito da "linha verde auroral", como evidenciado pelas imagens daEstação Espacial Internacional. Da mesma forma a interação entre tais átomos pode produzir o efeito da "linha vermelha auroral", ainda que mais raro e presente em altitudes mais altas.
Representação esquemática da magnetosfera da Terra
ATerra é constantemente atingida porventos solares, um fluxo rarefeito deplasma quente (gás de elétrons livres ecátions) emitidos peloSol em todas as direções, um resultado de milhões de graus de temperatura da camada mais externa daestrela, acoroa solar. Durantetempestades magnéticas os fluxos podem ser bem mais fortes, assim como o campo magnético interplanetário entre os dois corpos celestes, causando distúrbios pelaionosfera em resposta às tempestades. Tais distúrbios afetam a qualidade da comunicação por rádio ou de sistemas de navegação, além de causar danos paraastronautas em tal região,células solares de satélites artificiais, no movimento debússolas e na ação deradares. A resposta da ionosfera é complexa e de difícil modelagem, dificultando a predição para tais eventos.
Amagnetosfera terrestre é uma região do espaço dominada por seucampo magnético. Ela forma um obstáculo no caminho do vento solar, causando sua dispersão em sua volta. Sua largura é de aproximadamente 190 000 km, e do lado oposto ao sol uma longacauda magnética é estendida para distâncias ainda maiores.
As auroras geralmente são confinadas em regiões de formato oval, próximas aospolos magnéticos. Quando a atividade do efeito está calma, a região possui um tamanho médio de 3 000 km, podendo aumentar para 4 000 ou 5 000 km quando os ventos solares são mais intensos.
A fonte de energia da aurora é obtida pelosventos solares fluindo pela Terra. Tanto amagnetosfera quanto os ventos solares podem conduzireletricidade. É conhecido que se doiscondutores elétricos ligados por umcircuito elétrico são imersos em umcampo magnético e um deles move-se relativamente ao outro, umacorrente elétrica será gerada no circuito. Geradores elétricos oudínamos fazem uso de tal processo, mas condutores também podem ser constituídos de plasmas ou ainda outros fluidos. Seguindo a mesma ideia, o vento solar e a magnetosfera são fluidos condutores de eletricidade com movimento relativo, e são capazes de gerar corrente elétrica, que originam tal efeito luminoso.
Como os polos magnético e geográfico do nosso planeta não estão alinhados, da mesma forma as regiões aurorais não estão alinhadas com o polo geográfico. Os melhores pontos (chamados pontos de auge) para a observação de auroras encontram-se noCanadá para auroras boreais e na ilha daTasmânia ou sul daNova Zelândia para auroras austrais.
As auroras também podem ser formadas através de explosões nucleares em altas camadas daatmosfera (em torno de 400 km). Tal fenômeno foi demonstrado pela aurora artificial criada peloteste nuclearestadunidenseStarfish Prime em9 de julho de1962. Nessa ocasião o céu da região doOceano Pacífico foi iluminado pela aurora por mais de sete minutos. Tal efeito foi previsto pelo cientistaNicholas Christofilos, que havia trabalhado em outros projetos sobre explosões nucleares. De acordo com o veterano estadunidense Cecil R. Coale, alguns hotéis noHavaí ofereceramfestas da bomba de arco-íris em seus telhados para acompanhar oStarfish Prime, contradizendo relatórios oficiais que indicavam que a aurora artificial era inesperada. O fenômeno também foi registrado em filme nas Ilhas Samoa, em torno de 3 200 km distante da ilha Johnston, local da explosão.
As simulações do efeito em laboratório começaram a ser feitas no final deséculo XIX pelo cientistanorueguêsKristian Birkeland, que provou, utilizando uma câmara devácuo e umaesfera, que os elétrons eram guiados em tal efeito para as regiões polares da esfera. Recentemente, pesquisadores conseguiram criar um efeito auroral modesto visível da terra ao emitir raios de rádio no céu noturno, tomando uma coloração verde. Da mesma forma que o fenômeno natural, as partículas atingiam a ionosfera, excitando os elétrons no plasma. Com a colisão dos elétrons com a atmosfera terrestre as luzes eram emitidas. Tal experimento também aumentou o conhecimento dos efeitos da ionosfera nas comunicações por rádio.[10]
TantoJúpiter quantoSaturno também possuem campos magnéticos muito mais fortes que os terráqueos (Urano,Neptuno eMercúrio também são magnéticos) e ambos possuem grandes cintos de radiação. O efeito da aurora polar vem sendo observado em ambos, mais claramente com otelescópio Hubble.
Tais auroras parecem ser originadas do vento solar. Por outro lado, as luas de Júpiter, em especialIo, também são fontes poderosas de auroras. Elas são formadas a partir de correntes elétricas pelo campo magnético, geradas pelo mecanismo de dínamo relativo ao movimento entre a rotação do planeta e a translação de sua lua. Particularmente, Io possuivulcões ativos eionosfera, e suas correntes geram emissão de rádio, que vêm sendo estudadas desde1955.
Como as terrestres, as auroras de Saturno criam regiões ovais totais ou parciais em torno do polo magnético.[11] Por outro lado, as auroras daquele planeta costumam durar por dias, diferente das terrestres que duram por alguns minutos somente. Evidências[12] mostram que a emissão de luz nas auroras de Saturno contam com a participação da emissão de átomos dehidrogênio.
Uma aurora foi recentemente detetada emMarte pelasonda espacialMars Express durante suas observações do planeta em2004, com resultados publicados no ano seguinte. Marte possui umcampo magnético mais fraco que o terrestre, e até então pensava-se que a falta de um campo magnético forte tornaria tal efeito impossível.[13] Foi percebido que o sistema de auroras de Marte é bastante parecido com o da Terra, sendo comparável às nossas tempestades de baixa e média intensidade. Como o planeta está sempre direcionado para o nosso planeta com seu lado diurno, a observação de auroras é somente possível através deespaçonaves investigando o lado noturno do planeta vermelho e nunca a partir da Terra.
Vênus, que não possui umcampo magnético, apresenta também o fenômeno, no qual as partículas da atmosfera são diretamente ionizadas pelos ventos solares, fenômeno também presente na Terra.
As auroras boreais vêm sendo estudadas cientificamente desde oséculo XVII. Em1621, oastrônomofrancêsPierre Gassendi descreveu o fenômeno observado no sul da França. No mesmo ano, o astrônomoitalianoGalileu Galilei começou a investigar o fenômeno como parte de um estudo sobre o movimento dos astros celestes. Como seu raio de estudo limitava-se à Europa, o fato de verificar o fenômeno no norte do continente levou-o a batizá-lo aurora boreal. Noséculo XVIII o navegadoringlêsJames Cook presenciou noOceano Índico o mesmo fenômeno de Galileu, batizando-o aurora austral. A partir de então ficou claro que o efeito não era exclusivo do hemisfério norte terrestre, criando-se a denominação aurora polar. Na mesma época, o astrônomobritânicoEdmond Halley suspeitou que o campo magnético terrestre estivesse relacionado com a formação de auroras boreais. Em1741,Olof Hiorter eAnders Celsius foram os primeiros a noticiar evidências do controle magnético quando existiam observações de auroras.
Henry Cavendish, em1768, calculou a altitude no qual o fenômeno ocorre, mas somente em1896 uma aurora foi reproduzida em laboratório porKristian Birkeland. O cientista, cujos experimentos em câmara de vácuo com raios de elétrons e esferas magnéticas mostravam que tais elétrons era guiados para as regiões polares, propôs por volta de1900 que os elétrons da aurora são originados de raios solares. Esse modelo possui problema devido à falta de evidências no espaço, tornando-se obsoleto em pesquisas atuais. Birkeland[14] também deduziu em1908 que ascorrentes de magnetismo fluíam na direção leste-oeste.
Mais evidências na conexão com com o campo magnético são os registros estatísticos das auroras polares.Elias Loomis (1860) e posteriormente mais detalhadamenteHermann Fritz (1881)[15] estabeleceram que a aurora aparece principalmente em uma região em forma de anel com raio de aproximadamente 2 500 km em volta do polo magnético terrestre. Loomis também foi responsável por descobrir a relação da aurora com a atividade solar, ao observar que entre 20 e 40 horas mais tarde de uma erupção solar, noticiava-se o aparecimento de auroras boreais no Canadá.
Aurora polar produzida em laboratório
Os trabalhos deCarl Stormer no campo do movimento de partículas eletrificadas em um campo magnético facilitaram a compreensão do mecanismo de formação das luzes do norte. A partir dadécada de 1950 descobriu-se a emissão de matéria peloSol, a qual foi chamadavento solar, efeito que também explica o fato das caudas decometas estarem sempre opostas ao Sol. Tal teoria foi formulada pelo físico estadunidenseNewman Parker em1957, tendo sido comprovada no ano seguinte pelo satéliteExplorer I. A partir de então, aexploração espacial permitiu não somente um aumento do conhecimento sobre as auroras terrestres, mas também a observação do fenômeno em outros planetas como Júpiter e Saturno.
James Van Allen provou, por volta de1962, ser falsa a teoria que a aurora era o excesso docinturão de radiação. Ele mostrou que a alta taxa de dissipação da energia da aurora iria rapidamente secar todo o cinturão de radiação. Logo após tornou-se claro que a maioria da energia era composta decátions, enquanto que as partículas da aurora são quase sempre elétrons com relativa baixa energia.
Em1972 foi descoberto que a aurora e suas correntes de magnetismo associadas também produzem uma forte emissão de rádio em torno de 150kHz, efeito observável do espaço somente.
Atualmente várias pessoas continuam reportando tais sons, ainda que suas gravações nunca tenham sido publicadas, e que existam problemas científicos com a ideia de sons originados de auroras serem ouvidos. A energia das auroras e outros fatores tornam improváveis que sons atinjam o solo, e a coincidência dos sons com as mudanças visíveis da aurora entram em conflito com o tempo de propagação necessário para que o som possa ser ouvido. Algumas pessoas especulam que fenômenos eletrostáticos induzidos por auroras possam explicar os sons.
AsValquírias são virgens da guerra, montadas em cavalos e armadas com elmos e lanças. /.../ Quando elas cavalgam adiante em sua mensagem, suas armaduras derramam uma luz estranha que bruxuleia, que acende por cima dos céus do norte, fazendo o que os homens chamam "aurora borealis", ou "Luzes do Norte".[17]
”
Apesar de uma descrição marcante, não há citações na literatura escandinava que apoiem tal afirmação. Embora a atividade auroral seja comum na região na qual situam-se aEscandinávia e aIslândia, é possível que o polo norte magnético estivesse consideravelmente mais longe dessa região nos séculos anteriores à documentação da mitologia, assim explicando a falta de referências.[18]
A primeira citação na mitologia nórdica denorðurljós é encontrada na crônicaKonungs Skuggsjá (1250). Seu autor havia ouvido falar sobre o fenômeno de compatriotas retornando daGroelândia, e fornece três explicações: que o oceano estava rodeado de fogos vastos, que os raios solares podiam atingir o "lado noturno" do mundo ou que asgeleiras podiam armazenar energia de forma a tornarem-se eventualmentefluorescentes.
Um antigo nomeescandinavo para as Luzes do Norte é traduzido comorelâmpago de arenque. Acreditava-se que as luzes fossem reflexos lançados por grandes cardumes dearenques para o céu. Outra fonte escandinava refere-se afogos que rodeiam os extremos norte e sul do mundo. Isso coloca em evidência que os nórdicos chegaram a se aventurar até aAntártica, ainda que somente uma citação seja insuficiente para formar uma conclusão sólida.
O nomefinlandês para a aurora érevontulet, que significafogos de raposa. De acordo com a lenda, as raposas feitas de fogo viviam naLapónia, erevontulet eram as faíscas que elas arremessavam para a atmosfera com seus rabos.
Emestoniano é chamadovirmalised, espíritos dos altos reinos. Em algumas lendas eles possuem caráter negativo enquanto noutras positivo.
Oslapões acreditava que deveria se ter cuidado e silêncio ao observar as estrelas do norte (chamadasguovssahasat em sua língua), senão elas poderiam descer e matar o observador. Já osalgonquinos acreditavam que as luzes eram seus ancestrais dançando ao redor de um fogo cerimonial. No folcloreinuit, a aurora boreal era composta por espíritos de mortos jogando futebol com uma caveira de morsa pelo céu. Eles também utilizavam a aurora para chamar seus filhos para casa antes da escuridão, clamando que se a pessoa fizesse sons em sua presença ela baixaria e a queimaria.
Imagem de uma aurora austral capturada em2005 pelo satélite daNASAIMAGE, sobreposta digitalmente com uma imagem daTerra
No folcloreletão, especialmente se a cor vermelha era observada, acreditava-se que se tratasse de almas de guerreiros mortos, um agouro de desastre, como guerra ou fome. No folclorechinês acredita-se que as auroras trazem nascimentos em um período próximo.
Olhei, e eis que um vento tempestuoso vinha do norte, uma grande nuvem, com um fogo que emitia de contínuo labaredas, e um resplendor ao redor dela; e do meio do fogo saía uma coisa como o brilho de âmbar.[19]
As auroras já foram bastante referenciadas no cinema, como no filme animadoHappy Feet, que se passa naAntártica e apresenta uma aurora austral. Já uma aurora boreal causou uma anomalia temporária no filme de2000Frequency, comDennis Quaid. Como resultado, um filho conseguiu comunicar-se com seu pai porrádio amador trinta anos no passado e alterou a curso da história. No primeiro livro da trilogiaHis Dark Materials, a Aurora Boreal permite ver um outro mundo através dela.
Namúsica e napoesia o fenômeno também desperta atenção. O poetaestadunidenseWallace Stevens nomeou "The Auroras of Autumn" (que significa "As Auroras de Outono" eminglês) um de seus longospoemas e a coleção de poemas de1950 no qual ele apareceu. As luzes do norte são mencionadas na canção "Amber Waves" da cantora e compositora estado-unidenseTori Amos; também são o tema da canção de1978 de mesmo nome da banda defolk rockRenaissance. O músicoNeil Young refere-se à aurora boreal em sua canção "Pocahontas", retirada do álbumRust Never Sleeps. As bandasfinlandesasThe Rasmus eKiuas também mencionam o fenômeno nas canções "Still Standing" e "Warrior Soul", retirada do álbum de2003Dead Letters. A bandaFoo Fighters tem uma música chamada "Aurora" no seu discoThere Is Nothing Left To Lose. O álbumVespertine, da cantora islandesaBjörk, traz uma faixa intitulada "Aurora", na qual Björk personifica este fenômeno natural como uma deidade feminina.
Em desenho infantil da Disney, osMini Einsteins, a aurora boreal é enfatizada em dois episódios: "A fuga dos instrumentos fada" e "A aurora boreal".
No animeSaint Seiya (Os Cavaleiros do Zodíaco, no Brasil), duas técnicas fazem referência a aurora boreal: o "Aurora Thunder Attack" (Trovão Aurora Ataque) e a "Aurora Execution" (Execução Aurora).
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↑«Aurora».Infopédia. Consultado em 11 de dezembro de 2021.fenómeno luminoso em forma de faixas e arcos coloridos e brilhantes, que pode ser observado quer nas regiões de latitudes elevadas do hemisfério norte (aurora boreal) quer nas latitudes elevadas do hemisfério sul (aurora austral)
↑«Aurora». Aulete Digital. Consultado em 11 de dezembro de 2021.Fenômeno que ocorre em regiões de alta latitude (próximas aos polos) da Terra, devido ao choque de partículas oriundas do Sol - que se movem para os polos magnéticos - com partículas da atmosfera. Manifesta-se na forma de camadas, faixas e arcos brilhantes e coloridos.
↑«Aurora».Dicionário Priberam da Língua Portuguesa. Consultado em 12 de dezembro de 2021.Fenómeno luminoso que consiste num brilho que se pode observar nos céus nocturnos das regiões polares do hemisfério norte.
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