Algunas empresas científicas (p.e. el experimento
ruso-francés “Araks” y el proyecto “Echo”
de la Universidad de Minnesota) montaron cañones de
electrones en cohetes de gran altitud y los usaron para crear
parches de “auroras artificiales” en la alta atmósfera.
También se crearon auroras artificiales por electrones
liberados de las pruebas nucleares a gran altitud desarrolladas
entre 1958 y 1962, visibles en Hawaii, Samoa y cerca de la islas
Azores, lugares demasiado cercanos al ecuador como para ver
auroras naturales. Ahora esas pruebas están prohibidas por
acuerdos internacionales.
En 1976, el satélite S3-3 de las Fuerzas Aéreas
de los EE.UU obtuvo claras evidencias de la aceleración de
la aurora natural. Un voltaje que acelera los electrones negativos hacia abajo también acelerará los iones positivos hacia arriba. Cuando los instrumentos
abordo del S3-3 mostraron a iones positivos O+ de
oxígeno disparados hacia arriba de la zona de auroras, los
científicos creían que el “cañón
de electrones” (o al menos parte de él) debía
estar en ese momento debajo del vehículo espacial.
Los iones O+ son el principal tipo de ion de
la ionosfera (que tienen su máximo alrededor de los 200 Km
o 120 millas), pero desde 1971 han sido vistos en la corriente de
anillo, a mucha mayor energía que las de los O+
de la ionosfera. El S3-3 ha descubierto justo el enlace entre esa
población de dos iones.
Caída de voltaje a lo largo de las líneas del
campo magnético
Una explicación posible concierne a la cercana relación
entre los arcos de la aurora y las corrientes eléctricas
que fluyen a lo largo de las líneas del campo entre la
ionosfera y el espacio lejano (corrientes
de Birkeland ). Estas corrientes son transportadas
generalmente por electrones que, siendo negativos, viajan en una
dirección opuesta a la de la
corriente eléctrica. Cuando la corriente fluye hacia
abajo, los electrones lo hacen hacia arriba,
expulsados de la ionosfera, donde son multitud. Las líneas
del campo magnético se separan entre si en esa dirección,
el campo magnético se hace más débil con la
distancia y es muy fácil que se escapen los electrones.
No es así cuando la corriente fluye hacia arriba,
y como todas las corrientes fluyen en circuito cerrado, si algo
de corriente fluye hacia abajo, algo deberá fluir hacia
arriba. En ese caso los electrones se mueven hacia abajo,
desde el espacio hacia la Tierra. Esa es la dirección en
la que convergen las líneas de campo y su campo magnético
se hace más potente y, como ya se dijo en la explicación
de las partículas
atrapadas, los electrones tienden a ser reflejados de vuelta
de esas regiones. Eso produce una resistencia extra al flujo de
corriente.
A diferencia de la corriente de anillo, transportada por el
plasma que está “deslizándose” a través
del espacio, las corrientes eléctricas que fluyen dentro y
fuera de la ionosfera necesitan un voltaje impulsor y una
inyección continua de energía. Al fin y al cabo,
parte de su circuito se sitúa en la ionosfera, la cual (al
igual que el hilo de cobre y el agua del mar) se opone al flujo
de la electricidad y no permitirá fluir a la corriente
hasta que no se cumplan los dos requisitos.
La región de convergencia de las líneas de campo
entorpece la llegada de corrientes, por la "fuerza
reflejante", y la forma de vencer esto es destinando
parte del voltaje impulsor - típicamente 5-15.000 voltios
- a ayudar a conducir la corriente por el “cuello de
botella” de su circuito. Este es el voltaje que acelera los
electrones de la aurora (y en el proceso, lo hace también
a algunos iones de O+). Esto fue expuesto a principio
de los años 1960 por Hannes Alfvén, premiado con el
Nobel sueco, y por su colega Hans Persson, y también que
esos voltajes se esperaba que estuvieran concentrados en las
partes de las líneas del campo magnético cercanas a la Tierra.
Sin embargo esto no es toda la historia. También están
implicados otros procesos de aceleración, como se
evidencia por los iones de oxígeno que no parecen estar
acelerados a lo largo de las líneas de campo sino de forma
perpendicular a ellas, ampliando la energía con la que
rodean sus líneas de guía. Aquí puede estar
involucrada una clase de ondas de plasma asociadas con la aurora.
Actualización--Diciembre 1998
El satélite de la NASA FAST
(Explorador Fotográfico Rápido de la Aurora)
reveló algunos detalles del proceso. El FAST fue lanzado
en agosto de 1996 y (como indica su nombre) fue diseñado
para analizar rápidas variaciones cuando volaba a través
de los arcos de la aurora. Se encontró que ambas
corrientes ascendentes y descendentes aceleraban los electrones -
las ascendentes disparaban los electrones de varios KeV hacia la
atmósfera, pero las descendentes también los
aceleraban, hacia arriba, con varios cientos de electronvoltios.
Además de los “haces” de iones acelerados,
también se observaron en ambas direcciones, “cónicas”
aparentemente aceleradas por procesos de ondas.
