Las auroras boreales
Cortinas verdes y rojas que ondulan en el cielo cerca de los polos. Son electrones que el Sol lanza al espacio, que el campo magnético de la Tierra obliga a girar en espiral y que acaban chocando con el oxígeno del aire, y se calcula con la fuerza de Lorentz.
Un poco de historia
- 1619Galileo Galilei llama «aurora boreal» a este resplandor (la diosa romana del amanecer y el viento del norte), aunque creía que era luz del Sol reflejada en el aire.
- 1741Anders Celsius y su ayudante Olof Hiorter descubren que la aurora cambia la aguja de una brújula: la relación con el magnetismo de la Tierra.
- Hacia 1900Kristian Birkeland, en Noruega, lanza electrones contra una esfera magnetizada, su «terrella», en una cámara de vacío, y ve anillos luminosos alrededor de los polos: la aurora a pequeña escala. Propone que la causa son partículas eléctricas llegadas del Sol.
- 1925John McLennan y Gordon Shrum identifican la línea verde (557,7 nm) como luz del oxígeno atómico. En 1931 Sydney Chapman y Vincenzo Ferraro explican cómo el campo de la Tierra frena una corriente de partículas del Sol.
- 1958Eugene Parker demuestra que el Sol lanza una corriente continua de partículas, el «viento solar»; las naves espaciales lo confirman pocos años después y descubren los cinturones de partículas atrapadas en el campo de la Tierra.
Con qué herramienta se relaciona
Fuerza magnética · Electromagnetismo
Un electrón que entra en un campo magnético sufre la fuerza de Lorentz, siempre perpendicular a su velocidad: no le cambia la rapidez, solo la dirección, y lo hace girar en una circunferencia. Si además lleva velocidad a lo largo del campo, el camino es una hélice. Esa herramienta calcula el radio, el periodo, la frecuencia y el paso de la hélice.
F = |q| v B sen θ, r = m v sen θ / (|q| B)
T = 2π m / (|q| B), p = v cos θ · T
Se abre con un electrón de 5 keV, un campo de 50 µT (el que hay a unos 100 km de altura sobre los polos) y un ángulo de 30° con las líneas del campo: sale un radio de 2,38 m y un paso de la hélice de 25,9 m. Cambia la energía o el ángulo y mira cómo se estira o se aprieta la espiral.