Origen de la atmósfera

El origen de la atmósfera suele atribuirse a la  presencia de gases originarios de las etapas tempranas del Sistema Solar , que quedaron atrapados en la gravedad del planeta, así como la desgasificación de la corteza terrestre a medida que se enfriaba. A eso se debe añadir el hielo y agua proveniente del impacto de cometas en la Tierra y, luego la aparición de los gases propios de la vida orgánica.

La atmósfera son las distintas capas de gases que recubren los astros celestes, atraídos por su gravedad hasta estabilizarse a su alrededor, alcanzando distintas alturas. Su composición química puede ser muy variada y, en el caso de la de nuestro planeta Tierra, contiene el aire que respiramos y los gases que permiten la existencia de la vida.

A la atmósfera de la Tierra se la conoce como atmósfera terrestre y en ella se centrará este artículo. La atmósfera terrestre es única en su composición en el Sistema Solar, ya que contiene la combinación apropiada de gases importantes para que la vida tenga lugar en la superficie del planeta.

En la atmósfera se dan las condiciones de temperatura y presión que permiten el ciclo hidrológico, se encuentra la capa de ozono que escuda al planeta de la radiación solar, y se produce la fricción que reduce a polvo los meteoritos que provengan del espacio.

La atmósfera terrestre  se encuentra alrededor de la superficie del planeta , extendiéndose desde el  suelo  hasta unos 10.000 kilómetros alrededor del planeta, en diversas capas de gases más o menos uniformes.

El 75% de su masa gaseosa se ubica en los primeros 11 km  de elevación desde la superficie del  mar , y a medida que gana altura gana también una importante medida de presión.

Regiones de la atmósfera

Comúnmente se distinguen dos regiones en la atmósfera terrestre, que son:

• Homósfera.  Su nombre proviene de su composición constante y regular, que ocupa los primeros 100 km de la atmósfera a partir del suelo. Allí se encuentran todos los gases necesarios para la vida en distinta proporción.
• Heterósfera.  Su nombre proviene del hecho de estar estratificada en capas distintas de gases, que varían conforme a la altura y la presión:
  • 80-400 kilómetros de altura: nitrógeno molecular (N2).
  • 400-1100 kilómetros de altura: oxígeno atómico (O).
  • 1100-3500 kilómetros de altura: helio (He).
  • 3500-10.000 kilómetros de altura: hidrógeno (H).

Sin embargo, la magnetosfera actúa como una barrera protectora, desviando la mayoría de las partículas cargadas del viento solar alrededor de la Tierra y evitando que lleguen a la superficie.

La magnetosfera también tiene un papel importante en la generación de auroras, que son fenómenos luminosos que ocurren en las regiones polares de la Tierra. Las auroras son causadas por la interacción de partículas cargadas del viento solar con la magnetosfera terrestre, que producen luces de colores característicos en la atmósfera. Las auroras son un espectáculo natural impresionante y son un indicador visible de la presencia y la actividad de la magnetosfera.

La magnetosfera es una capa compleja y dinámica de la atmósfera terrestre que ha sido objeto de investigación científica intensiva para comprender su funcionamiento y su papel en la protección de la Tierra contra la radiación del espacio exterior. Las misiones espaciales y los estudios in situ han proporcionado valiosa información sobre la magnetosfera y su interacción con el entorno espacial, lo que ha llevado a un mayor entendimiento de este importante componente de la atmósfera terrestre.El 

Velocidad constante en caída libre

Un cuerpo en caída libre dentro de la atmósfera puede tener velocidad decreciente, dado que la atracción gravitacional produce un movimiento uniformemente acelerado solamente en el vacío.

Si un cuerpo comienza a caer atravesando la atmósfera, se va acelerando hasta que su peso es igual a la fuerza de fricción que se produce por el desplazamiento dentro del aire. En ese momento deja de acelerar, y su velocidad comienza a decrecer a medida que la atmósfera aumenta su densidad, provocando una fuerza de fricción mayor.

Puede desacelerar la velocidad de caída no solo por la densidad de la atmósfera sino también por la variación del área de sección atravesada, lo que aumenta la fricción. Los acróbatas aéreos de caída libre pueden variar su velocidad de caída acelerando o desacelerando: si se desplazan de cabeza aceleran hasta equilibrar su peso, y si abren los brazos y piernas desaceleran.

Ciclos biogeoquímicos

La atmósfera tiene una gran importancia en los ciclos biogeoquímicos. La composición actual de la atmósfera es debida a la actividad de la biosfera (fotosíntesis), controla el clima y el ambiente en el que vivimos y engloba dos de los tres elementos esenciales (nitrógeno y carbono); aparte del oxígeno.

La actividad del hombre está modificando su composición, como el aumento del dióxido de carbono o el metano, causando el efecto invernadero o el óxido de nitrógeno, causando la lluvia ácida.

Filtro de las radiaciones solares

Las radiaciones solares nocivas, como la ultravioleta, son absorbidas casi en un 90 % por la capa de ozono de la estratosfera. La actividad mutágena de dicha radiación es muy elevada, originado dímeros de timina que inducen la aparición de melanoma en la piel. Sin ese filtro, la vida fuera de la protección del agua no sería posible.

Efecto invernadero

Gracias a la atmósfera, la Tierra no tiene grandes contrastes térmicos; debido al efecto invernadero natural, que está producido por todos los componentes gaseosos del aire, que absorben gran parte de la radiación infrarroja re-emitida por la superficie terrestre; este calor queda retenido en la atmósfera en vez de perderse en el espacio gracias a dos características físicas del aire: su compresibilidad, que comprime el aire en contacto con la superficie terrestre por el propio peso de la atmósfera lo que, a su vez, determina la mayor absorción de calor del aire sometido a mayor presión y la diatermancia, que significa que la atmósfera deja pasar a la radiación solar casi sin calentarse (la absorción directa de calor procedente de los rayos solares es muy escasa), mientras que absorbe gran cantidad del calor oscuro ( 3 ) reenviado por la superficie terrestre y, sobre todo, acuática de nuestro planeta. Este efecto invernadero tiene un papel clave en las suaves temperaturas medias del planeta. Así, teniendo en cuenta la constante solar (calorías que llegan a la superficie de la Tierra por centímetro cuadrado y por minuto), la temperatura media del planeta sería de -27 °C, incompatible con la vida tal y como la conocemos; en cambio, su valor real es de unos 15 °C debido precisamente al efecto invernadero.

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El efecto invernadero es un proceso natural que ocurre en la  atmósfera  de la  Tierra , donde ciertos gases (como el  dióxido de carbono , el metano y el vapor de agua) atrapan el calor del Sol y lo retienen cerca de la superficie. 

Este efecto, similar al que producen los invernaderos en la agricultura,  permite mantener la temperatura de la Tierra  a un nivel adecuado para el desarrollo de la vida. 

Sin embargo, en las últimas décadas la actividad humana ha producido  un aumento significativo de gases de efecto invernadero en la atmósfera . Se cree que ese exceso de gases de efecto invernadero es el que estaría causando el aumento de la temperatura promedio de la atmósfera, lo que a su vez produce graves consecuencias para la dinámica climática, la  biodiversidad  y la calidad de vida en el planeta. 

PUNTOS CLAVE

• Es un proceso natural que ocurre en la atmósfera del planeta y que es necesario para el desarrollo de la vida en la Tierra.
• Consiste en la acumulación de gases en la atmósfera que son capaces de retener el calor del Sol.
• El exceso de acumulación de gases genera un desequilibrio en el efecto invernadero y, como consecuencia, se concentra mayor calor en la atmósfera.
• El desequilibrio del efecto invernadero es generado por la actividad del ser humano, como la excesiva quema de combustibles fósiles y la disminución de los bosques por la deforestación indiscriminada, entre otras actividades.

El efecto invernadero producido por la actividad humana es causado por el exceso de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano y vapor de agua, principalmente) en la atmósfera. 

La quema de combustibles fósiles, como el  petróleo , el gas y el carbón, libera dióxido de carbono a la atmósfera.  El uso de combustibles fósiles para la producción de energía, el transporte y la industria  son las principales causas de que se emita este tipo de gases. 

Por esta razón los gases de efecto invernadero en la atmósfera se incrementaron rápidamente desde mediados del siglo XVIII, cuando comenzó a acelerarse e intensificarse la  Segunda Revolución Industrial .

El avance de la deforestación a nivel mundial también explica el aumento de la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera.  Los árboles captan dióxido de carbono y lo convierten en oxígeno a través de la fotosíntesis . La disminución de la superficie boscosa a nivel mundial reduce la captación de dióxido de carbono, lo que produce que este gas permanezca por más tiempo en la atmósfera.

Evolución

La composición de la atmósfera terrestre no ha sido siempre la misma, sino que ha variado a lo largo de la vida del planeta por diversas causas. Además, los elementos ligeros escapan continuamente de la gravedad terrestre; de hecho, en la actualidad se fugan unos tres kilogramos de hidrógeno y 50 gramos de helio cada segundo, cifras que en tiempos geológicos (millones de años) resultan decisivas, aunque compensan, al menos en gran parte, la materia recibida del sol en forma de energía.  4  Esta compensación también tiende a equilibrarse en el tiempo, de acuerdo a la mayor o menor energía solar recibida, generando un ciclo complejo, diario, estacional y de ciclos más largos (de acuerdo con la mayor o menor actividad solar) y una respuesta equivalente de la atmósfera en el almacenamiento de dicha energía y su posterior liberación en el espacio. Por ejemplo, la formación del ozono (O3) en la capa denominada precisamente, ozonosfera, absorbe la mayor parte de la radiación ultravioleta recibida del sol pero cede esa energía al volverse a transformar durante la noche en oxígeno (O2).

Se pueden establecer diferentes etapas evolutivas de la atmósfera según su composición:

Origen

La atmósfera se deriva de diversas fuentes, estaba y está condicionada por factores como:

• La pérdida de la gruesa capa de gases original (primera atmósfera), originada directamente de la nebulosa que forma el sistema solar (H y He).
• El aumento de la masa de la Tierra lo que generó un aumento de la gravedad terrestre.
• El enfriamiento de la Tierra.
• La composición atmósfera primitiva.
• La desgasificación de la corteza terrestre.
• La formación de una capa de gases:   atmósfera primitiva  . Esta atmósfera, tiene una composición parecida a las emisiones volcánicas actuales, donde dominarían el N2, CO2, HCl y SO2.
• Algunos gases y el H2O de procedencia externa (cometas).

Etapa prebiótica

Antes de la vida, la atmósfera sufrió algunos cambios importantes:

• Condensación del vapor de agua: formación de los océanos y disolución de gases en ellos (CO2, HCl y SO2).
• Principal gas de la atmósfera de acuerdo a la composición de la misma: Nitrógeno (N2).
• No había oxígeno (O2).

Etapa microbiológica

Etapa con la aparición de las primeras bacterias anaeróbicas (que usaban H y H2S) y fotosintéticas (Bacterias del azufre y cianobacterias):

• Comenzó la producción de O2 del océano.
• El O2 producido se utilizó para oxidar las sustancias reducidas del océano y de la corteza terrestre. Prueba de ello son la deposición de las formaciones de hierro en bandas o capas:

Fe+3 + O2 → Fe2O3

• Una vez oxidadas las sustancias, empezó la acumulación de O2 en la atmósfera.

Etapa biológica

Etapa con la aparición de organismos eucariotas con fotosíntesis más eficiente:

• Aumento del O2 en la atmósfera hasta la concentración actual (21 %).
• Formación de la capa de O3 (protección de la radiación ultravioleta del Sol), permitiendo la colonización, por parte de los seres vivos, de las tierras emergidas.

Historia y significado

Aunque se le llama «fuego», es en realidad un plasma de baja densidad y relativamente baja temperatura provocado por una enorme diferencia de potencial eléctrico atmosférica que sobrepasa el valor de ruptura dieléctrica del aire, en torno a 3 MV/m.

Este fenómeno toma su nombre de san Erasmo de Formia ( Sanct’ Elmo ), patrón de los marineros, quienes habían observado el fenómeno desde la antigüedad y creían que su aparición era de mal agüero; aunque otros marineros lo asociaban con una forma de protección de parte de su patrono. Los marineros españoles harían referencia a san Pedro González Telmo.

Físicamente, es un resplandor brillante blanco-azulado, que en algunas circunstancias tiene aspecto de fuego, a menudo en dobles o triples chorros surgiendo de estructuras altas y puntiagudas como mástiles, vergas, pináculos y chimeneas.

El fuego de San Telmo se observa con frecuencia en los mástiles de los barcos durante las tormentas eléctricas en el mar, donde en tales circunstancias también era alterada la brújula, para mayor desasosiego de la tripulación. Benjamin Franklin observó correctamente en 1749 que es de naturaleza eléctrica. También se da en los aviones y dirigibles. En estos últimos era muy peligroso ya que muchos de ellos se cargaban con hidrógeno, gas muy inflamable, y podían incendiarse, tal como ocurrió en 1937 con el dirigible Hindenburg.

Se cuenta que el fuego de San Telmo también puede aparecer en las puntas de los cuernos del ganado durante las tormentas eléctricas y en los objetos afilados en mitad de un tornado, pero no es el mismo fenómeno que el rayo globular, aunque pueden estar relacionados.

En la Grecia antigua, la aparición de un único fuego de San Telmo se llamaba «Helena», por su sentido original de “antorcha”, y cuando eran dos se les llamaba «Cástor y Pólux» los dioscuros o hijos gemelos de Zeus, patrones de los marineros que calmaban las tormentas a petición de estos.​

Citas

Cristóbal Colón se topó con el fuego de San Telmo el 26 de octubre de 1493, en el contexto del segundo viaje a América, y este hecho fue redactado por su hijo:El mismo sábado noche se vio el fuego de San Telmo, con siete velas encendidas, encima de la gavia. Con mucha lluvia y espantosos truenos. Quiero decir que se veían las luces que los marineros afirman ser el cuerpo de San Telmo, y le cantan muchas letanías y oraciones, teniendo por cierto que en las tormentas donde se aparezca nada puede peligrar.Hernando Colón,  Segundo viaje de Coló n.

La Expedición de Magallanes y Juan Sebastián Elcano de la Primera Vuelta al Mundo también se topó con este fenómeno. Este fenómeno era algo conocido entre los marineros del siglo XVI y solía aparecer justo antes de la finalización de una tormenta, por lo que se creía que San Telmo protegía de este modo a los marineros. Estos hechos son recogidos en el diario de Antonio Pigafetta sobre su viaje con Hernando de Magallanes.

Bolas de fuego similares se han llegado a apreciar en contadas ocasiones en el océano Pacífico cerca de las costas de Guerrero  en  México, estas bolas han sido avistadas por los pueblos de las montañas cercanas a la costa y afirman que son de proporciones colosales.

Mientras los científicos buscan respuestas, muchos locales relacionan el fenómeno, que coincide con el fin del Vassa —también conocido como la cuaresma budista, en la que los monjes se retiran a sus templos durante la época del monzón— con la serpiente mitológica Naga. Algunas fuentes populares señalan que Naga lanza las bolas incandescentes para saludar a Buda en su visita a la Tierra al finalizar el Vassa, que dura unos tres meses, entre julio y octubre, en función del calendario lunar.

Causas

Los nativos creen que son producidas por el dios-serpiente Naga, algunas personas especulan que es algún tipo de fermentación en el fondo del agua y hay quien dice que son disparos o bengalas de soldados.

La hipótesis de las balas trazadoras es la más plausible, pues explica que el fenómeno se restrinja a las fechas del festival y es perfectamente compatible con el aspecto y comportamiento físico de los objetos incandescentes. Se ha filmado a soldados laosianos disparando desde el otro lado del río con balas trazadoras, y la gran distancia y el bullicio del festival impiden oír los disparos.

Teorías sobre su origen

Propuso que un fenómeno eléctrico natural (como los rayos) interaccionando con los gases de los pantanos podían ser el causante de los fuegos fatuos. 1 Esto fue apoyado por el polímata Joseph Priestley en sus series de trabajos  Experiments and Observations on Different Kinds of Air  (del inglés, «Experimentos y observaciones sobre diferentes clases de aire») (1772–1790); y por el físico francés Pierre Bertholon de Saint-Lazare en  De l’électricité des météores  (1787).

Tempranos críticos de la teoría del gas del pantano a menudo la rechazaban en varios frentes incluyendo lo improbable de la combustión espontánea, la ausencia de calor en algunos fuegos fatuos observados y sobre todo el comportamiento extraño de los fuegos fatuos que retroceden al aproximarse el observador 3 y los diferentes relatos sobre rayos bola (que también se clasifican como fuegos fatuos).

Sin embargo, la aparente retirada de los fuegos fatuos al acercarse a ellos podría explicarse simplemente por la agitación del aire por parte de los objetos cercanos que se mueven, lo que hace que los gases se dispersen. Esto se observó en los relatos muy detallados de varias interacciones cercanas con fuegos fatuos publicadas anteriormente en 1832 por el mayor Louis Blesson después de una serie de experimentos en varias localidades donde se sabía que ocurrían.

Es de destacar su primer encuentro con fuego fatuo en un pantano entre un profundo valle en el bosque de Gorbitz, Brandeburgo Oriental, Alemania. Blesson observó que el agua estaba cubierta por una película iridiscente y durante el día se podían observar burbujas que crecían abundantemente desde ciertas áreas. Por la noche, Blesson observó llamas azul-púrpura en las mismas áreas y concluyó que estaba conectado al gas ascendente. Pasó varios días investigando el fenómeno, descubriendo con desaliento que las llamas se retiraban cada vez que intentaba acercarse. Finalmente tuvo éxito y pudo confirmar que las luces fueron causadas por el gas encendido. El científico británico Charles Tomlinson en  On Certain Low-Lying Meteors  (1893) describe los experimentos de Blesson de la siguiente manera:Al visitar el lugar por la noche, las llamas sensibles se retiraron cuando el mayor avanzó; pero al quedarse quietos, volvieron e intentó encenderl con ellas un trozo de papel, pero la corriente de respiración producida por su aliento los mantenía a una distancia demasiado grande. Al girar la cabeza y tapar su respiración, logró encender el papel. También fue capaz de extinguir la llama al conducirla delante de él a una parte del suelo donde no se producía gas; luego, aplicando una llama al lugar de donde salía el gas, se escuchó una especie de explosión en torno a ocho o nueve pies cuadrados del pantano; se vio una luz roja, que se desvaneció en una llama azul de aproximadamente un metro de alto, y esto continuó ardiendo con un movimiento inestable. Cuando amaneció, las llamas se pusieron pálidas, y parecían acercarse más y más a la tierra, hasta que finalmente desaparecieron de la vista. 

Blesson también observó diferencias en el color y el calor de las llamas en diferentes marismas. El fuego fatuo en Malapane, Alta Silesia (ahora Ozimek, Polonia) podía encenderse y apagarse, pero no podían quemar trozos de papel o virutas de madera. De manera similar, el fuego fatuo en otro bosque en Polonia cubrió trozos de papel y virutas de madera con un fluido viscoso y aceitoso en lugar de quemarlos. Blesson también creó accidentalmente fuegos fatuos en las marismas de Porta Westfalica, Alemania, mientras lanzaba fuegos artificiales. 

En la ciencia moderna, generalmente se acepta que la mayoría de los fuegos fatuos son causados por la oxidación de fosfano (PH3), difosfano (P2H4) y metano (CH 4). Estos compuestos, producidos por la descomposición de compuestos orgánicos, pueden causar emisiones de fotones. Dado que las mezclas de fosfina y difosfano se encienden espontáneamente al contacto con el oxígeno en el aire, solo se necesitarían pequeñas cantidades para encender el metano mucho más abundante para crear incendios efímeros.  Además, el fosfano produce pentóxido de fósforo como subproducto, que forma el ácido fosfórico al contacto con el vapor de agua. Esto podría explicar la “humedad viscosa” descrita por Blesson.

Un intento de replicar los fuegos fatuos en condiciones de laboratorio fue llevado a cabo en 1980 por el geólogo británico Alan A. Mills de la Universidad de Leicester. A pesar de que tuvo éxito en crear nubes resplandecientes y frías mediante la mezcla de fosfeno crudo y gas natural, el color de la luz era verde y producía copiosas cantidades de humo acre. Esto era contrario a la mayoría de los relatos de testigos oculares de fuegos fatuos. Como alternativa, Mills propuso en el año 2000 que los fuegos fatuos podían ser llamas frías. Estos son halos de precombustión luminiscentes que se producen cuando varios compuestos se calientan justo por debajo del punto de ignición. Las llamas frías son de hecho típicamente azuladas en color y, como su nombre sugiere, generan muy poco calor. Las llamas frías pueden ocurrir con una amplila variedad de compuestos, incluyendo hidrocarburos (incluyendo metano), alcoholes, aldehídos, aceites, ácidos, e incluso ceras. Sin embargo, no se conoce si las llamas frías pueden suceder de manera natural, pese a que muchos de los compuestos que exhiben llamas frías son productos resultado de la descomposición orgánica.

Experimentos realizados por el científico italiano Luigi Garlaschelli en 2008 reprodujeron exitosamente una luz débil y fría al mezclar fosfina con aire y nitrógeno. Aunque el brillo era todavía verdoso en su color, Garlaschelli y Boschetti hicieron notar que bajo condiciones de baja luminosidad el ojo humano no puede distinguir fácilmente entre colores. Es más, ajustando las cantidades de cases y las condiciones medioambientales (temperatura, humedad, etc.), fue posible eliminar el humo y el olor, o al menos llevarlo a niveles indetectables. Garlaschelli y Boschetti también están de acuerdo con Mills en que las llamas frías pueden ser otra explicación plausible para otros tipos de fuego fatuo.

Otros creen que organismos bioluminiscentes (por ejemplo el hongo fluorescente  Armillaria mellea ) o la fosforescencia natural de las sales de calcio presentes en las osamentas provocan la luz. Otras explicaciones incluyen causas similares a las del rayo globular.

Mitos y leyendas

América

En algunas zonas rurales de Venezuela existe la leyenda de que los fuegos fatuos son los espíritus del conquistador español Lope de Aguirre y sus hombres, que no encuentran reposo en el más allá y vagan por el mundo.

En Colombia se cree que estas llamas indican el lugar de un tesoro enterrado por los nativos indígenas antes y durante la colonización española, este enterramiento es conocido como guaca. Sin embargo existe la creencia de que estas llamas solo pueden ser vistas por personas de buen corazón y sin ambiciones materiales, por ello es vista con mayor frecuencia por niños.

En Argentina y Uruguay, el fenómeno del fuego fatuo es identificado con la leyenda de la Luz mala, como manifestación de un alma en pena de alguien que no ha podido recibir sepultura cristiana o que, debido a sus pecados, no ha podido acceder al cielo.

En Costa Rica popularmente se le llama “luces de muerto”, pues se dice que cuando se ve una luz bailar entre las sombras de los caminos o cerca de cementerios, son almas de muertos, quizá de algún rico avaro, que enterró sin revelar a nadie, una botija llena de monedas.

En Luisiana (especialmente en los pantanos) se tiene la creencia de que existen unos espíritus malignos llamados fifolets. Representan fantasmas de los muertos arrastrados por las corrientes hacia los bayous.

Asia

Se cree que el Hitodama (la imagen clásica de las almas como una llama o bola de humo azul o verde) que aparece en el folclore japonés tuvo su origen en los fuegos fatuos. La bola de fuego de Naga puede ser un fenómeno similar.

Europa

Entre la población rural europea, especialmente en la cultura popular gaélica y eslava, se cree que los fuegos fatuos o “ will-o’-the-wisp ” (nombre común en el Reino Unido) son espíritus malignos de muertos u otros seres sobrenaturales que intentan desviar a los viajeros de su camino, alejándose cada vez que alguien trata de acercarse (compárese con el puck). A veces se cree que son espíritus de niños sin bautizar o nacidos muertos, que revolotean entre el cielo y el infierno. Modernas elaboraciones ocultistas los relacionan con la salamandra, un tipo de espíritu completamente independiente de los seres humanos (a diferencia de los fantasmas, que se supone que han sido humanos en algún momento anterior). También encajan en la descripción de ciertos tipos de hada, que pueden o no haber sido almas humanas.

En el folclore húngaro es conocido como  lidérc  y se suele crear colocando un huevo de gallina negra bajo una axila. Esta criatura protegerá y bendecirá con salud y riqueza a su dueño y creador. Igualmente, el fuego fatuo aparece en numerosas leyendas populares  de las Islas británicas, siendo a menudo en ellas un personaje malicioso. En su libro  British Goblins , William Wirt Sikes menciona una leyenda galesa sobre un fuego fatuo ( pwca  en galés) en la que un campesino que vuelve a casa al anochecer avista una luz brillante moviéndose bastante por delante de él. Desde más cerca, logra ver que la luz es una linterna portada por una «pequeña figura oscura» a la que sigue durante varias millas. De repente se halla en el borde de una enorme cima con un rugiente torrente de agua corriendo bajo él. En este preciso momento el portador de la linterna salta cruzando el agujero, elevando la luz muy por encima de su cabeza y lanzando una risa maliciosa, tras lo cual apaga la luz dejando al pobre campesino lejos de su casa, sumido en la oscuridad al borde del precipicio. Ésta es una historia cautelar bastante común sobre el fenómeno, si bien los fuegos fatuos no siempre se consideran peligrosos; hay algunas leyendas que los hacen guardianes de tesoros, de forma muy parecida a como el leprechaun irlandés guiaba a los que tenían la valentía de seguirlo hasta riquezas seguras. Otras historias tratan sobre viajeros que se pierden en el bosque, se encuentran con un fuego fatuo y dependiendo de cómo le tratan éste los pierden aún más en él o le guían fuera.

Katherine Briggs menciona a Will el Herrero de Shropshire en su  Diccionario de las hadas . En este caso Will es un herrero malvado a quien San Pedro le da una segunda oportunidad en las puertas del Cielo, pero que lleva tan mala vida que termina siendo condenado a vagar por la Tierra. El diablo le provee de un único carbón ardiente con el que calentarse, que entonces él usa para atraer a los viajeros imprudentes a los pantanos.

Oceanía

El equivalente australiano, conocido como la  luz Min Min  ha sido supuestamente visto en partes del interior después del anochecer. La mayoría de avistamientos han sido informados que habrían ocurrido en la región de Channel Country (la mayor parte de dicha región se encuentra en Queensland).

Las historias sobre las luces se pueden encontrar en el mito aborigen anterior a la colonización occidental de la región y desde entonces se han convertido en parte de la historia del folclore australiano. Los aborígenes australianos sostienen que el número de avistamientos ha aumentado junto con la creciente entrada de europeos en la región. De acuerdo con el folclore, las luces algunas veces siguen o se aproximan a la gente y desaparecían cuando eran disparadas, sólo para aparecer después.

Literatura

En la literatura, el fuego fatuo tiene a menudo un significado metafórico, describiendo cualquier esperanza o meta que guía a alguien pero que es imposible de alcanzar, o algo que uno encuentra siniestro y desconcertante.

Algunos ejemplos de referencias en la literatura son:

• En el cuento esotérico de Johann Wolfgang von Goethe  La serpiente verde y la bella azucena : «Al salir delante de la puerta vio dos grandes fuegos fatuos flotando encima del bote amarrado y le aseguraron que se hallaban en los más grandes apuros y que estaban deseosos de verse ya en la otra orilla…».

Asimismo se le menciona en la obra teatral Fausto, del mismo autor (Johann Wolfgang von Goethe), donde es mencionado el fuego fatuo por Mefistofeles, e incluso aparece un fuego fatuo y fuegos fatuos como personajes que sostienen diálogos con Mefistofeles y el Doctor Fausto.

• El poema de Samuel Taylor Coleridge «Balada del viejo marinero» describe el fuego fatuo. Dicho poema fue publicado por primera vez en las  Baladas líricas , en 1798.

Alrededor, alrededor, por un lado y por el otro. Los fuegos-de-la-muerte bailaban a la noche;
El agua, como óleos de una bruja Ardía verde, y azul, y blanco.

Origen

Una aurora se produce cuando una eyección de partículas solares cargadas choca con la magnetósfera de la Tierra. Esta «esfera» que nos rodea obedece al campo magnético generado por el núcleo de la Tierra, formada por líneas invisibles que parten de los dos polos, como un imán. Además existen fenómenos muy energéticos, como las fulguraciones o las eyecciones de masa coronal que incrementan la intensidad del viento solar. Cuando dicha masa solar choca con nuestra esfera protectora, estas radiaciones solares, también conocidas con el nombre de viento solar, se desplazan a lo largo de dicha esfera. En el hemisferio que se encuentra en la etapa nocturna de la Tierra en los polos, donde están las otras líneas de campo magnético, se va almacenando dicha energía hasta que no se puede almacenar más, y esta energía almacenada se dispara en forma de radiaciones electromagnéticas sobre la ionosfera terrestre, creadora, principalmente, de dichos efectos visuales.  Magnetosfera de la Tierra desviando las partículas solares cargadas (líneas amarillas) hacia lo polos, donde forman las auroras.

El Sol, situado a 150 millones de kilómetros de la Tierra, emite continuamente un flujo de partículas denominado viento solar. La superficie del Sol o fotosfera se encuentra a unos 5800 °C; sin embargo, cuando se asciende en la atmósfera del Sol hacia capas superiores la temperatura aumenta en vez de disminuir. La temperatura de la corona solar, la zona más externa que se puede apreciar a simple vista solo durante los eclipses totales de Sol, alcanza temperaturas de hasta tres millones de grados. Al ser mayor la presión en la superficie del Sol que la del espacio que le rodea, las partículas cargadas que se encuentran en la atmósfera del Sol tienden a escapar y son aceleradas y canalizadas por el campo magnético del Sol, alcanzando la órbita de otros cuerpos de gran tamaño como la Tierra. Además existen fenómenos muy energéticos, como las fulguraciones o las eyecciones de masa coronal que incrementan la intensidad del viento solar.

Las partículas del viento solar viajan a velocidades en un rango aproximado de 490 a 1000 km/s, de modo que recorren la distancia entre el Sol y la Tierra en aproximadamente dos días. En las proximidades de la Tierra, el viento solar es deflectado por el campo magnético de la Tierra o magnetósfera. Las partículas fluyen en la magnetosfera de la misma forma que lo hace un río alrededor de una piedra o de un pilar de un puente. El viento solar también empuja a la magnetósfera y la deforma de modo que, en lugar de un haz uniforme de líneas de campo magnético como las que mostraría un imán imaginario colocado en dirección norte-sur en el interior de la Tierra, lo que se tiene es una estructura alargada con forma de cometa con una larga cola en la dirección opuesta al Sol. Las partículas cargadas tienen la propiedad de quedar atrapadas y viajar a lo largo de las líneas de campo magnético, de modo que seguirán la trayectoria que le marquen estas. Las partículas atrapadas en la magnetosfera colisionan con los átomos y moléculas de la atmósfera de la Tierra que se encuentran en su nivel más bajo de energía, en el denominado nivel fundamental. El aporte de energía proporcionado a estas provoca estados de alta energía también denominados de excitación. En poco tiempo, del orden de las millonésimas de segundo, o incluso menos, los átomos y moléculas vuelven al nivel fundamental perdiendo esa energía en una longitud de onda en el espectro visible al ser humano, lo que vulgarmente viene a ser la luz en sus diferentes colores. Las auroras se mantienen por encima de los 95 km respecto a la superficie terrestre porque a esa altitud la atmósfera ya es suficientemente densa como para que los choques con las partículas cargadas ocurran con tanta frecuencia que los átomos y moléculas estén prácticamente en reposo. Por otro lado, las auroras no pueden estar más arriba de los 500-1000 km porque a esa altura la atmósfera es demasiado tenue —poco densa— como para que las pocas colisiones que ocurren tengan un efecto significativo en su aspecto lumínico.

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, pueden 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, espirales, y rayos de luz que tiemblan y se mueven rápidamente por el horizonte. Su actividad puede durar desde unos pocos minutos hasta horas. Cuando se aproxima el alba todo el proceso parece calmarse y tan solo algunas pequeñas zonas del cielo aparecen brillantes hasta que llega la mañana. Aunque lo descrito es una noche típica de auroras, nos podemos encontrar múltiples variaciones sobre el mismo tema.

Los colores que vemos en las auroras dependen de la especie atómica o molecular que las partículas del viento solar excitan y del nivel de energía que esos átomos o moléculas alcanzan. Por ejemplo no es lo mismo que la excitación se produzca en una zona con una atmósfera con niveles muy altos de oxígeno que en otra con niveles muy bajos de este gas.

El oxígeno es responsable de los dos colores primarios de las auroras. El verde/amarillo se produce a una longitud de onda energética de 557,7 nm, mientras que el color más rojo y morado lo produce una longitud menos frecuente en estos fenómenos, a 630,0 nm. Para entender mejor estar relación se recomienda buscar información sobre el espectro electromagnético en especial el rango visible.

El nitrógeno, al que una colisión le puede desligar alguno de sus electrones de su capa más externa, produce una luz azulada, mientras que las moléculas de nitrógeno son muy a menudo responsables de la coloración rojo/púrpura de los bordes más bajos de las auroras y de las partes más externas curvadas.

El proceso es similar al que ocurre en los tubos de neón de los anuncios o en los tubos de televisión. En un tubo de neón, el gas se excita por corrientes eléctricas y al perder su energía en forma de luz se forma la típica luz rosa 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.

Ciencia y mitología

Las auroras boreales se observaron y probablemente impresionaron mucho a los antiguos. Tanto en Occidente como en China, las auroras fueron vistas como serpientes o dragones en el cielo.

Las auroras boreales han sido estudiadas científicamente a partir del siglo XVII. En 1621, el astrónomo francés Pierre Gassendi describe este fenómeno observado en el sur de Francia y le da el nombre de aurora polar. En el siglo XVIII, el astrónomo británico Edmond Halley sospecha que el campo magnético de la Tierra desempeña un papel en la formación de la aurora boreal.

Henry Cavendish, en 1768, logra evaluar la altitud en la que se produce el fenómeno, pero no fue hasta 1896 cuando reproduce en el laboratorio de  Krist ian Birkeland con los movimientos de las partículas cargadas en un campo magnético, facilitando la comprensión del mecanismo de formación de auroras.

Excepciones extraordinarias