Airglow y Aurora: Diferencias de ésta Luminiscencia Nocturna

Qué es el Airglow? resplandores nocturnos que encantan el cielo. Sus orígenes, el color que los envuelve, diferencias con las Auroras.

¿Qué es el Airglow?

Se trata de un fenómeno también conocida como luminiscencia nocturna: es una emisión de luz por una atmósfera planetaria, como la de la Tierra. Se origina a partir de la reestructuración de átomos en forma de moléculas ionizadas por la luz solar durante el día o por rayos cósmicos. A pesar de no ser tan conocido como las auroras boreales, el Airglow es observable en cualquier parte del mundo. Aunque algunos podrían considerarlo una "aurora de baja intensidad", es importante señalar que se trata de un fenómeno diferente.

Diferencias respecto las Auroras

Tanto el Airglow como las auroras polares son fenómenos luminosos en la atmósfera terrestre, pero presentan diferencias clave en sus causas y manifestaciones:

*-1.
Auroras
: Originadas por la interacción de partículas cargadas del viento solar con el campo magnético terrestre. Este proceso ocurre principalmente en las regiones polares, donde las partículas son canalizadas hacia la atmósfera, excitando átomos y moléculas, lo que provoca la emisión de luz. Las auroras se producen por el choque de partículas energéticas (principalmente protones y electrones) con la atmósfera, en la termosfera (ionosfera), cuando colisionan con la atmósfera. Los colores verdes se deben al oxígeno, mientras que los tonos rojizos son resultado del nitrógeno. A diferencia del Airglow, las auroras se localizan principalmente en los polos.
*-2.
Airglow o Luminiscencia Atmosférica:
Es un fenómeno global que no depende de las interacciones del viento solar, sino de procesos químicos en la atmósfera alta. Aunque presenta una menor intensidad y patrones menos dinámicos que las auroras, el Airglow es un fenómeno de quimioluminiscencia. Ocurre cuando los átomos ionizados durante el día se reestructuran en forma de moléculas durante la noche, emitiendo luz en el proceso. El Airglow es observable en cualquier parte del mundo.

En el siguiente video se puede ver la diferencia:

Luminiscencia Atmosférica: ¿Desde Dónde? y Causas

La luminiscencia se produce a altitudes de aproximadamente 85 a 100 km. A diferencia de las auroras, que están restringidas a altas latitudes, el Airglow puede observarse en todo el mundo. El Airglow se origina principalmente a través de dos procesos:

*-1. Quimioluminiscencia: Este es el proceso clave detrás de la luminiscencia atmosférica. Ocurre cuando las moléculas en la atmósfera alta, principalmente oxígeno y nitrógeno, reaccionan químicamente, emitiendo luz como resultado de la liberación de energía. La radiación ultravioleta extrema del Sol ioniza y excita los átomos durante el día. Por la noche, estos átomos regresan a su estado fundamental, liberando energía en forma de luz.
*-2. Rayos Cósmicos: Estos contribuyen de manera menor, ionizando las moléculas en las capas superiores de la atmósfera, lo que también favorece la emisión de luz.

Características de la Luminiscencia Atmosférica

El Airglow presenta las siguientes características:

*-1. Coloración: El tono verdoso predominante se debe principalmente a la emisión de átomos de oxígeno excitados. Aunque menos intenso que las auroras, este resplandor puede ser visible en cielos oscuros, especialmente en áreas con baja contaminación lumínica. Otros colores, como el rojo y el azul, pueden observarse, generados por emisiones de otras especies químicas como el hidroxilo (OH).
*-2. Visibilidad: A diferencia de las auroras, más visibles en regiones cercanas a los polos, el Airglow es observable en cualquier parte del mundo. Se destaca en áreas con cielos oscuros y sin contaminación lumínica. En ocasiones, este brillo puede incluso verse sobre nubes delgadas.

Proceso de Ionización: ¿Dónde aparece?
¿Qué átomos/moléculas están involucrados?

El Airglow se produce cuando los átomos ionizados por la luz solar o los rayos cósmicos durante el día se reestructuran por la noche en forma de moléculas, emitiendo luz en el proceso. Los principales átomos involucrados son el hidroxilo (OH), oxígeno molecular (O2), sodio (Na) y oxígeno atómico (O).

El Airglow proviene de la mesopausa, una región de la atmósfera terrestre situada a una altura de aproximadamente 85-95 km, que marca el límite entre la mesosfera y la termosfera. Esta región contiene las principales capas de emisión del Airglow, incluyendo las capas de hidroxilo (OH) y oxígeno molecular (O2).

Tabla: Colores visibles, intensidades, altura, y elementos/transiciones implicadas

Elementos implicados	Transición Atómica / Reacción	Color de la Línea	Longitud de Onda (nm)	Rango de alturas (km)	Intensidad Relativa
Oxígeno (O)	3p a 3s	Verde	558	90-100	****
Reacciones de OH con O	Reacciones quimioluminiscentes	Verde	~557.7	85-90	****
Reacciones de OH con N₂	Reacciones quimioluminiscentes y electrónicas	Naranja/Rojo	~630-800	85-90	**
Sodio (Na)	3p a 3s	Amarillo	589.3	80-105	***
Potasio (K)	4p a 4s	Naranja/Rojo	769.9	80-105	*
Calcio (Ca)	4p a 4s	Azul	422.7	80-105	*
Oxígeno molecular (O₂)	Transiciones electrónicas, vibracionales y rotacionales	IR	762	50-90	***
Nitrógeno molecular (N₂)	Transiciones electrónicas y vibracionales (UV, IR)	IR/UV	<400, >800	90-200	**
Nitrógeno ionizado (N₂⁺)	B→A (Transiciones electrónicas)	AzulVerde	391.4	90-300	***
Oxígeno ionizado (O⁺)	2p²¹D→2p²³P	Rojo	630	200-400	***
Hierro (Fe)	Varias transiciones electrónicas	Verde/Amarillo	372-527	80-110	*

Condiciones para la Observación del Airglow

A pesar de su belleza, el Airglow es un resplandor muy débil. Puede ser observado a simple vista desde lugares con cielos oscuros, pero su luminosidad es tan tenue que es más fácil captarlo con fotografías de larga exposición. Es imprescindible una noche despejada y sin la presencia de la Luna. La visibilidad del Airglow puede variar dependiendo de las condiciones atmosféricas, la hora del día y la ubicación geográfica del observador. La mejor manera de observar el Airglow es buscar un cielo oscuro y despejado, lejos de la contaminación lumínica, y estar dispuesto a pasar tiempo observando el cielo nocturno.

Aspecto, Altura y Zona de Visibilidad

colores y procesos predominantes según altura atmosférica

Para observar el Airglow, se recomienda buscar áreas donde haya más atmósfera acumulada en línea recta, sin que sea demasiado baja para no confundirlo con otras luces parásitas.

Viene modelada por las Ondas de Gravedad Atmosféricas

El Airglow puede presentar una apariencia ondulada o en forma de rayos debido a las ondas de gravedad en la atmósfera. Estas ondas son perturbaciones que se propagan a través de la atmósfera y pueden influir en la distribución de la luminiscencia nocturna, creando patrones visibles. La forma en que se presentan varía ligeramente según la perspectiva y la orientación desde la que se observe. Las ondas de gravedad pueden crear patrones de bandas paralelas, y dependiendo de la posición del observador y las condiciones atmosféricas, estos patrones pueden parecer converger en un punto, creando un efecto visual similar a las “glorias”.

Ranking del Brillo Observable en Fenómenos Astronómicos y Atmosféricos Nocturnos

En términos de brillo, el Airglow generalmente es uno de los fenómenos astronómicos más tenues, pero también altamente variable. El ranking de brillo, desde el más brillante al más tenue, es el siguiente:

- Crepúsculo tardío
- Auroras
- Vía Láctea
- Luz zodiacal
- Luz antisolar (o Gegenschein)
- Luminiscencia nocturna (Airglow)

La contaminación lumínica hace que "un falso crepúsculo no termine, y nunca sea completamente noche cerrada".

Roque de los Muchachos Vía Láctea y Airglow

Obs. Roque de los Muchachos, Vía Láctea y Airglow Daniel Lopez. ORM-IAC. https://www.elcielodecanarias.com

Resumiendo:

El Airglow es un fenómeno atmosférico fascinante que añade un toque de misterio y belleza a nuestras noches. Aunque no es tan conocido como otros fenómenos astronómicos, el Airglow es un recordatorio constante de los increíbles procesos que ocurren en la atmósfera de nuestro planeta.

- Puede ser observado en cualquier parte del mundo.
- Puede variar dependiendo de los átomos y moléculas involucrados, pero generalmente se presenta como un resplandor verdoso.
- Solo es posible de observar en lugares con cielos muy oscuros, sin contaminación lumínica.