Aurora Austral

La Aurora Polar es un brillo que aparece en el cielo nocturno, usualmente en zonas polares. En el hemisferio norte se conoce al fenómeno como "Aurora Boreal", y en el hemisferio sur, “Aurora Austral”. No hay diferencias entre ellas y comúnmente ocurren de marzo a abril y de septiembre a octubre, durante los equinoccios.

Cómo se origina una aurora polar?
Ocurren cuando partículas cargadas (protones y electrones) procedentes del Sol, son guiadas por el campo magnético de la Tierra e inciden en la atmósfera cerca de los polos. Las partículas atrapadas en la magnetosfera colisionan con los átomos y moléculas de la atmósfera de la Tierra, típicamente oxígeno (O), nitrógeno (N) atómico y nitrógeno molecular (N2) que se encuentran en su nivel más bajo de energía. El aporte de energía proporcionado por las partículas perturba a esos átomos y moléculas, llevándolos a estados excitados de energía. Al cabo de un tiempo muy pequeño, del orden de las millonésimas de segundo o incluso menor, los átomos y moléculas vuelven al nivel fundamental, y devuelven la energía en forma de luz. Esa luz es la que vemos desde el suelo y denominamos auroras. Las auroras se mantienen por encima de los 95 km porque a esa altitud la atmósfera es tan densa y los choques con las partículas cargadas ocurren tan frecuentemente que los átomos y moléculas están prácticamente en reposo.

Los colores y las formas de las auroras
Las auroras tienen formas, estructuras y colores muy diversos que además cambian rápidamente con el tiempo. Durante una noche, la aurora puede comenzar como un arco aislado muy alargado que se va extendiendo en el horizonte, generalmente en dirección este-oeste. Cerca de la medianoche el arco puede comenzar a incrementar su brillo. Comienzan a formarse ondas o rizos a lo largo del arco y también estructuras verticales que se parecen a rayos de luz muy alargados y delgados. De repente la totalidad del cielo puede llenarse de bandas y rayos de luz que se mueven rápidamente de horizonte a horizonte. La actividad puede durar desde unos pocos minutos hasta varias horas.

Los colores de las auroras se determinan por los gases presentes en la atmósfera terrestre. Cada gas "brilla" en su longitud de onda particular. En la Ionosfera, donde ocurren las colisiones, las partículas solares chocan principalmente con átomos de oxigeno y nitrógeno. El oxigeno en altas alturas (alrededor de 350 Km.) produce las auroras totalmente rojas y que son muy raras de observar. El oxigeno a bajas altitudes (alrededor de los 100 Km.) produce un amarillo-verde brillante, el color auroral más común y brillante. Las moléculas de Nitrógeno producen luces azules; el nitrógeno neutro brilla rojo intenso. Existen también otros gases como el neón que provoca colores anaranjados, el sodio que genera luces amarillas oscuras y otras combinaciones de gases cuyas emisiones son invisibles para el ojo humano.

El proceso es similar al que ocurre en los tubos de luz o en los tubos de televisión. En un tubo de luz el gas se excita por corrientes eléctricas y al desexcitarse envía la típica luz que todos conocemos. En una pantalla de televisión un haz de electrones controlado por campos eléctricos y magnéticos incide sobre la misma, haciéndola brillar en diferentes colores dependiendo del revestimiento químico de los productos fosforescentes contenidos en el interior de la pantalla.

Medición de la Radiación UV

Otras de las actividades científicas de la Base consiste en la medición de la radiación Ultravioleta (UV) del espectro solar que incide sobre la región. La radiación UV, especialmente la UV-B tiene efectos negativos sobre los seres vivos, provocando en dosis altas, mutaciones y efectos letales sobre los mismos.

Fenómenos como la disminución de la capa de Ozono (gas que se encarga de filtrar la radiación perjudicial) y especialmente el agujero de ozono antártico aumentan el nivel de radiación que llega a la tierra, de aquí la importancia de su medición, control y estudio para prevenir los problemas que puedan generarse. La Base Belgrano 2, al estar en una ubicación geográfica donde prácticamente se encuentra en el centro del agujero de ozono durante la primavera austral, es un lugar privilegiado para el estudio de la radiación que llega de la atmósfera.

En la actualidad existen dos instrumentos que miden directamente la radiación UV incidente, ellos son el Brewer y el NILU.

El Instrumento Brewer es un espectrofotómetro que mide la radiación UV total que llega, la cual se utiliza para determinar un factor importante para el ser humano que es el UV de eritema, el mismo que actualmente brinda el Servicio Meteorológico Nacional, especialmente en verano para prevenirnos de los efectos dañinos de sol.

El instrumento NILU es un radiómetro multicanal que mide la radiación UV en 6 diferentes longitudes de onda mediante filtros específicos. El equipo mide en forma continua tomando muestras cada segundo. La parte óptica y de filtros, es muy delicada, por lo que se mantiene a una temperatura constante de 40º C , a pesar que el instrumento se encuentre en el exterior con temperaturas en ocasiones inferiores a los –45ºC.

Los datos obtenidos se utilizan para determinar la radiación UV incidente, el espesor de la capa de ozono, la profundidad óptica de los aerosoles, el UV de eritema y transmitancia de las nubes. Los mismos son procesados en la base y enviados al IAA, INTA-IMN (España) y al PNRA (Italia).

OZONO

Retomando con las actividades cientificas de la Base, una breve explicación de lo que se hace referente a OZONO.

Existen 3 métodos para medir el valor de ozono sobre un área determinada, ellos son:
1. Con instrumentos en tierra, generalmente ópticos (Brewer, EVA, TECO).
2. Mediante Ozonosondeos.
3. Con satélites (No se practica en la Base)

De los tres el mas preciso es el Ozonosondeo, ya que no solo permite medir el valor de ozono total con mejor exactitud, sino que también brinda su distribución (perfil) a diferentes alturas, además de suministrar datos de temperatura, humedad, presión y dirección e intensidad de vientos.

Un ozonosondeo consiste en el lanzamiento de un globo inflado con helio (también se lo puede hacer con hidrógeno), el cual lleva colgada una carga con una serie de sensores que constantemente miden el valor del ozono, temperatura, humedad y presión, permitiendo de esta manera saber estos valores a diferentes alturas. También lleva un receptor GPS, que se encarga de tomar la posición geográfica a medida que el globo asciende, calculándose así la velocidad y dirección del viento.

Para medir el ozono se hace circular, por medio de una pequeña bomba, aire por una pila electroquímica, la que reacciona generando una corriente eléctrica proporcional al ozono medido. La temperatura, humedad y presión se miden mediante sensores electrónicos colocados sobre un modulo denominado radiosonda. La electrónica se alimenta con 2 baterías activadas momentos antes del lanzamiento sumergiéndolas en agua.

Los datos obtenidos ingresan a un trasmisor que se encarga de enviar las señales a tierra, donde son captadas en forma continua por un receptor y antena (robot) que en todo momento siguen el posicionamiento del globo. El receptor está conectado a una computadora desde donde se procesan y almacenan los datos en tiempo real lo que permite además monitorear el vuelo.

A medida que el globo asciende (baja la presión) el gas con que esta inflado se va expandiendo, hasta alcanzar el globo unos 12 mts de diámetro (al salir tiene 1, 70 mts aprox), momento en que explota, dando por finalizado el sondeo. El globo y las baterías están diseñadas de tal manera que esto suceda alrededor de los 30 Km. de altura que es cuando ya prácticamente no se mide ozono.

La carga es recuperable, pero en Antártida, debido a lo difícil del desplazamiento, no se realiza la búsqueda, perdiéndose el conjunto en cada lanzamiento.

La importancia de este método de medición reside en la exactitud y en la gran cantidad de datos que aporta, permitiendo saber la concentración de ozono a diferentes alturas y como este interactúa con la temperatura, humedad y demás gases en la atmósfera.

Con este método podemos saber a que altura existe una mayor concentración de ozono, a cual se destruye durante el periodo de agujero, a que altitud se encuentran los gases contaminantes, como influye al temperatura en los fenómenos de destrucción y recombinación, etc. Parámetros que son imposibles de determinar mediante instrumentos en tierra o satélites.

Los datos obtenidos en cada ozonosondeo son enviados a España (quien provee todo el material y equipamiento) y al IAA, para ser analizados y estudiados.

PARAHELIO

La palabra parhelio proviene del griego (para-helios) se interpreta como "junto al Sol" o "compañero del Sol". El parahelio se produce por un fenómeno de reflexión de los rayos solares en los fragmentos cristalizados en la atmósfera, se forma a veces por una y otra parte del Sol, una mancha luminosa coloreada.

Para obtener un halo completo es necesario que los cristales de hielo se encuentren distribuidos en todas las orientaciones posibles. Sin embargo, no siempre ocurre esto. Cuando la atmósfera está extremadamente tranquila, los cristales planos tienden a caer sobre sus bases horizontales. Cuando el Sol se encuentra a baja altitud, estos cristales están en la posición adecuada para refractar la luz solar a los lados del astro rey, produciendo fuentes de luz a ambos lados del Sol.

La porción del halo interno cuya altura es igual a la del Sol aumenta su luminosidad, llegando a ser tan brillante como el Sol mismo. El Sol aparece en medio de dos falsos soles que lo siguen como si fueran sus perros. Este fenómeno es conocido popularmente con los nombres de Faux Soleils, Falsos Soles. Son parte del halo de 22° y cada “mancha” está en la dirección de máxima luz o mínima refracción.En este caso el diámetro del círculo que forma el halo es tal, que si uno apunta con un brazo en la dirección del Sol y con el otro en la dirección de cualquier punto del halo, el ángulo entre los brazos es 22º.

Los falsos soles más brillantes se producen dentro del halo de 22° o en sus inmediaciones, y su distancia al halo aumenta a medida que el Sol se remonta.

Aunque tan magníficos espectáculos se dan a veces en las puestas o salidas de Sol invernales, son más frecuentes en los amaneceres fríos. En la Antártico resultan, por supuesto, habituales. A medida que el Sol va elevándose, sus falsos soles salen del halo y toman el aspecto de cometas.
El brillo y nitidez de los parhelios depende de la cantidad y disposición de cristales de hielo.

Actividades Cientificas

Como ya se los he dicho en alguna entrada anterior. Lo que justifica nuestra presencia en estas lejanas latitudes, entre otras cosas, es la CIENCIA. Paso a contarles entonces, que es lo que se hace especificamente en esta base.

Este año, en nuestra dotación contamos con 2 integrantes de la Dirección Nacional del Antártico (DNA), quienes son los responsables de las actividades cientificas que aqui se desarrollan.

Basicamente las podemos resumir en 5 grupos:
1. OZONO
2. MEDICION DE RADIACION UV
3. GEODESIA
4. ALTA ATMOSFERA
5. COMUNICACIONES Y REDES (operación y mantenimiento del sistema informático del laboratorio y del enlace satelital de telefonía).

En cada grupo, se realizan diferentes actividades (que les ire desarrollando en diferentes entradas), algunas son del Instituto Antártico Argentino (IAA - primer organismo mundial dedicado a la investigación en la Antártida), que depende de la DNA, y otros son producto de convenios con otros paises (Alemania, España, Francia, etc).

Para formarse un poco mas pueden visitar la WEB de la DNA, que la van a encontrar en Paginas de Interes en este mismo blog.