Auroras: As cores dançantes de nossa atmosfera #HojeÉDiadeCiência

Confira na coluna desta semana a explicação deste fenômeno que ocorre nos extremos do nosso planeta

O assunto desta semana é um fenômeno natural que ocorre somente nos extremos do planeta Terra. A aurora boreal ao norte, e a aurora austral ao sul, formam um padrão impressionante de cores no céu, a explicação por trás deste fenômeno está na composição de nossa atmosfera.

O vento solar

Primeiro é importante sabermos a fonte da energia liberada em forma de luz pelas auroras. O vento solar é a emissão de partículas carregadas, predominantemente núcleos de hélio e elétrons, causada pela grande diferença de pressão entre a coroa solar, uma camada atmosférica do sol, e o espaço interplanetário. O vento solar possui velocidades extremamente altas, da ordem de centenas de quilômetros por segundo.

A magnetosfera da Terra

A Terra possui um campo magnético ao seu redor, uma espécie de “bolha protetora” contra algumas condições climáticas do espaço interplanetário. O campo magnético tem origem no núcleo terrestre, onde a rotação do ferro líquido na parte exterior do núcleo dá origem ao campo magnético, que pode ser ilustrado como uma série de infinitas linhas que parte do polo norte magnético e vão até o polo sul magnético.

A imagem acima é uma ilustração da proteção oferecida pela magnetosfera terrestre contra as partículas carregadas oriundas do Sol. O campo magnético, representado em azul claro, interage com essas partículas, repelindo-as ou mantendo estas presas circulando o campo magnético.

As únicas portas de entrada para as partículas são os polos, onde o campo magnético está “saindo” ou “entrando” dependendo do polo que estamos vendo. Os polos magnéticos terrestres estão próximos aos polos geográficos, e é por este motivo que não podemos observar este fenômeno no Brasil.

A formação das auroras

Agora que sabemos a origem das partículas e como estas interagem com o campo magnético terrestre, podemos entender a formação das belas auroras.

A atmosfera terrestre é majoritariamente composta por moléculas de nitrogênio e oxigênio, que em altitudes elevadas interagem com a radiação ultravioleta e se dissociam em átomos:

O_2(g) + radiação UV → 2 O_(g)

N_2(g) + radiação UV → 2 N_(g)

Os elétrons do vento solar colidem com os átomos e moléculas da atmosfera, a colisão fornece energia aos elétrons do átomo ou molécula, a liberação desta energia ocorre na forma de luz.

Cada átomo ou molécula emitirá luz em uma cor característica. Em altitudes elevadas (250 km) os átomos de oxigênio emitem luz vermelha quando excitados por elétrons de baixa energia. A cor mais comum das auroras é o verde-amarelado, resultado da emissão de átomos de oxigênio em altitudes mais baixas (100 – 200 km). As moléculas de N­₂ e íons N₂⁺ são responsáveis pelas emissões de cor em baixas altitudes (60 – 90 km) nas cores vermelha e azul respectivamente.

Figura 1: Auroras ao redor do planeta.

As imagens acima mostram auroras que contêm todas as cores citadas, mesmo as mais raras com a aurora vermelha e a aurora azul.

Auroras do espaço!

Para finalizar, deixo este vídeo impressionante feito por tripulantes da estação espacial internacional, quando esta passava sobre o Oceano Índico.

Fontes

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