A la caza de la Auroras Boreales (y IV)

Cómo fotografiarlas...

Hacer fotos de auroras no requiere grandes conocimientos teóricos ni un gran equipamiento, pero si unos mínimos requerimientos que harán que nuestras fotos tengan un aspecto bastante aceptable. He aquí cómo:

El Equipamiento básico consistiría en un trípode robusto, un cable  disparador (intervalómetro si pretendemos utilizar la técnica time-lapse), una cámara SLR, es decir, un réflex digital y un buen objetivo, a poder ser gran angular o incluso “ojo de pez”, pero que sea todo lo luminoso que nuestro presupuesto nos permita. Lo interesante es que esta cámara tenga buena calidad con ISO alto, es decir, que aunque le pongamos una sensibilidad de 800 ó 1600 no se note el ruido en la imagen. Aunque seria deseable,  “tirar” la foto en formato RAW, si no sabemos procesar la imagen correctamente en dicho formato, mejor hacerlo en JPEG de la mejor calidad posible. Debemos tener en cuenta que en una cámara de aficionado el procesado de la imagen que hace la propia cámara si tenemos seleccionada la opción de “reducción del ruido” suele durar el mismo tiempo que la toma, si tiramos en formato RAW este proceso puede ralentizarse algo más. Si la cámara lo permite podemos disparar en formato RAW y JPEG y así tendremos dos calidades. Algunos expertos recomiendan quitar esta opción con el fin de poder tomar imágenes más seguidas, sobre todo si queremos realizar un time-lapse.

Deberemos colocar tanto la cámara como el objetivo en modo “manual”, para evitar que actúe el autofocus de manera automática. Realizamos el enfoque manualmente tomando como referencia alguna estrella brillante o si está presente, la Luna y enfocándola correctamente teniendo cuidado de mover el anillo de enfoque. Utilizar la opción LiveView que tienen muchas cámaras nos puede ayudar a mejorar el enfoque. La velocidad de obturación debemos dejarla en la opción B (o modo Bulb en inglés) para así decidir nosotros el tiempo.

Como decíamos el objetivo debe ser luminoso f2.8 o incluso mejores como f1.8. Si no disponemos de un objetivo de estas características deberemos aumentar el tiempo de exposición con lo que las estrellas puede ser que no aparecerán como puntos sino como líneas. Como la exposición es inversamente proporcional al cuadrado de su apertura, significa que una lente con f 2,8 necesitará cuatro veces más tiempo para capturar una imagen que una de f 1,4. Por ejemplo con un objetivo f/1.4 solo necesitaremos 7,5 segundos, pero con un f/3.5 podemos llegar a los 50.

Para el movimiento al apretar el botón de disparo, deberemos hacernos con un cable disparador, que también puede ser inalámbrico, aunque no es recomendable por los posibles fallos causados por las bajas temperaturas y la duración de las baterías.

Los tiempos de exposición normalmente varían de los 8 segundos a los 40. Todo depende de nuestro objetivo y del brillo de la aurora. Por ejemplo, un tiempo de exposición para ISO 800 y f/2.8 sería de unos 30 segundos o menos. Pero todo depende del tipo de formación auroral que queramos fotografiar. Si la aurora se mueve despacio o permanece más o menos estable podemos poner tiempo más largos, pero si es del tipo “cortina de Luz” que ondea encima de nuestras cabezas las tomas tendrán que ser más rápidas para que no nos salga una imagen difuminada. Para evitar esto deberíamos emplear objetivos muy luminosos y olvidarnos de los objetivos que tengan, por ejemplo, f4 o superiores. Utilizar sensibilidades entre ISO 400 a 1600 suele ofrecer excelentes resultados.

Un problema grave de este tipo de fotografías es que se realizan en una naturaleza extrema. Debido a esta circunstancia los componentes de la cámara se ponen a prueba, sobre todo las baterías. El frio extremo (es fácil bajar de los 20 grados bajo cero) hace que éstas se agoten rápidamente por lo que convendrá llevar más de una para poder intercambiarla y tener así más tiempo para fotografiar. La de reserva conviene que la guardemos hasta su utilización en algún bolsillo bien resguardado de las gélidas temperaturas, para que mantenga intacto su voltaje. Con la que cambiemos haremos lo mismo ya que cuando vuelva a estar a temperatura “normal” recuperará gran parte de su carga inicial y podemos volver a emplearla si hiciera falta. También sería interesante disponer de una tarjeta de memoria que aguante estas condiciones. Los modelos “Extreme” de la marca Sandisk están diseñados para estos entornos tan poco habituales.

A la hora de hacer fotos la presencia de la Luna tendrá sus pros y sus contras. Su luz ilumina el cielo, y por lo tanto reduce la intensidad de la aurora. Además su presencia a veces puede presentar problemas de reflejos en las lentes del objetivo si no tenemos cuidado. En contrapartida el paisaje cercano que aparece en la foto estará ligeramente iluminado ofreciendo interesantes elementos de composición de la imagen. Si la noche es oscura deberemos llevar una linterna o un frontal, a poder ser un algún led de color rojo para que cuando lo encendamos nuestra pupila no se contraiga y perdamos capacidad visual nocturna. Si lo hacemos con luz blanca nuestros ojos tardarán unos 10 minutos en adaptarse otra vez a la oscuridad de la noche.

Las noches sin Luna ofrecer oportunidades para exposiciones prolongadas permitiéndonos realizar fotos en la que se vean los trazos de las estrellas y perfilando sobre este fondo estrellado el contorno de montañas o de árboles.

Otros consejos:

• No está demás incluir algún elemento del paisaje en las tomas. Sueles hacer las fotos más atractivas y nos permiten tener un punto de referencia visual que nos haga tener una idea del tamaño de la aurora. Si el objetivo es bueno y luminoso será fácil que aparezcan en las fotos estrellas y constelaciones, incluso cometas como ha ocurrido recientemente, que harán la foto más espectacular si cabe.
• No colocar ningún filtro delante del objetivo, ni siquiera el más habitual UV, ya que tienden a distorsionar la belleza de las auroras y degradar la imagen.
• Si nuestra cámara tiene la opción de  "reducción de ruido" deberemos colocarlo en “AUTO”.
• El “balance de blancos” debemos colocarlo en una temperatura de color de 4000K, si no podemos seleccionar esta temperatura lo colocaremos en modo "AUTO".
• No estaría mal hacer un reconocimiento de la ubicación desde el que haremos la observación en pleno día y así elegir un buen terreno llano y con buen campo de visión.
• Deberos alejarnos de núcleos urbanos para evitar en todo lo posible la contaminación lumínica.
• Conviene proteger y cubrir los objetivos, sobre todo la lente frontal, pues nos ayudará a prevenir la formación de condensación en el interior del equipo, porque cuando se pasa de un entorno excepcionalmente frío a un espacio mucho más cálido, como puede ser un coche o una habitación, todo el exterior de la cámara se cubre de una capa de hielo y pueden formarse gotitas en el interior del sensor y del objetivo.
• Hay que procurar no respirar directamente en el visor de la cámara, cerca de la lente del objetivo o LCD, ya que se empaña fácilmente pues a estas temperaturas tan bajas se cubre de hielo.
• Por supuesto NUNCA utilizar el flash. Solo lo emplearemos cuando queramos sacar en primer término una persona y de fondo la aurora. Para ello, lanzaremos el flash sincronizado a lo que se conoce como “cortinilla trasera”, de este modo se verá a la persona y a la aurora.
• Y por supuesto abrigarse mucho y evitar en todo lo posible quitarse los guantes para manipular la cámara, ya que como mínimo tendremos que soportar temperaturas de –15oC, aunque será fácil llegar a los –25oC.

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Más información sobre auroras polares:

www.swpc.noaa.gov

sdo.gsfc.nasa.gov/

www.spaceweather.com

helios.swpc.noaa.gov/ovation/

sohowww.nascom.nasa.gov/

www.solarphysics.kva.se
www.gi.alaska.edu/AuroraForecast

www.ccme.es/

vimeo.com/25811412

www.asc-csa.gc.ca/eng/astronomy/auroramax/connect.asp

twitter.com/AuroraMAX

www.iac.es/adjuntos/www/auroras.pdf

www.spaceweathercenter.org

www.auroraskystation.com/live-camera/9/

www.shelios.com

astronomynorth.com/

www.auroraskystation.com/live-camera/9/
www.asc-csa.gc.ca/eng/astronomy/auroramax/connect.asp

  

A la caza de la Auroras Boreales (II)

Segunda parte: Formas y colores
F o r m a s

Cuando la actividad es baja la aurora aparece en el cielo como una banda uniforme y tenue. Cuando se hace un poco más activa, la banda comienza a desarrollar líneas verticales o rayos. Los científicos llaman a este tipo de actividad “arco de rayos”. A medida que la actividad auroral aumenta, los rayos son más extensos y comienzan a doblarse sobre sí mismo formándose ondas muy parecidas a las que crea una bandera que ondea al viento. Esta también se conoce como aurora en forma de “cortina”. Esta cortina de luz es más brillante en su parte inferior, y se hace más tenue hacia su parte superior y las partes plegadas de la cortina parecen más brillantes que el resto. Otro fenómeno curioso que ocurre con las luces del norte es el efecto de “baile” que crean en el cielo producto de las oleadas del viento solar y de las distorsiones creadas por la forma del campo magnético terrestre.

Los astronautas en el espacio disfrutan de unas vistas impresionantes de este tipo de fenómenos al situarse por encima de la ionosfera. Sin embargo, nosotros sólo podemos ver una pequeña porción del óvalo auroral, y muchas veces puede llegar a ser complicado para nosotros distinguir una forma definida y mucho más distinguir colores. Desde el suelo, al comienzo de la noche, las auroras pueden aparecer sólo como un cambio leve en el color del cielo que se extiende de este a oeste. Su forma, desde el punto de vista del observador, depende de donde esté situado éste con respecto a ella. Esto se debe a la perspectiva. Cuanto más cerca estemos del óvalo auroral, más alta en el cielo aparece la aurora. Sin embargo cuando estamos lejos vemos largas formas curvadas que se extienden por todo el horizonte.  Cuando la aurora está directamente encima de la cabeza del espectador y los rayos parecen converger directamente sobre su cabeza, recibe el nombre de vista cenital y lo que vemos se asemeja a  unos enormes telones danzaran mecidos por el viento, como si nos cayera encima una lluvia de luz. A este tipo de aurora se le llama Corona. cuyo borde inferior cuales termina a unos 55 kilómetros sobre nosotros. Cuando la actividad es muy intensa, la forma de la cortina es más difícil distinguirla y se difumina por todo el cielo.

Parece que algunos observadores han llegado a escuchar sonidos, como chisporroteos o chasquidos, provenientes de las auroras. Aunque no está avalado científicamente ni hay estudios concluyentes podría ser que el campo magnético cree una carga electrostática que hace “sonar” las ramas de los árboles tan comunes en estas regiones.

C o l o r e s

El aire que respiramos está compuesto principalmente de nitrógeno y oxígeno, a pesar de que nuestro cuerpo utiliza sobre todo oxígeno. Así que durante una tormenta solar, como es lógico son estos dos elementos los que más se excitan y emiten los colores de la luz que vemos.

Cuando los electrones caen a un estado de menor energía, un átomo de oxígeno normalmente emite en una longitud de onda diferente de la que, por ejemplo, emite un átomo de nitrógeno. Esta variedad se llama espectro de emisión. Cada elemento tiene su propio espectro de emisión característico. Puesto que la energía es la luz, el color de la luz emitida en una aurora corresponde a una longitud de onda específica del espectro electromagnético. Los colores resultantes son reflejo de los gases que allí se encuentran. El más habitual es el color verde o verde amarillento que tiene su origen en el oxígeno que se encuentra en altitudes más bajas (alrededor de 60 kilómetros de altura). El más raro rojizo es también debido al oxígeno pero cuando reacciona con las partículas del sol a altitudes de 200-250 km. El azul-violeta se puede ver a menudo, a unos 120 Km de altura, y es debido al nitrógeno. Además cada color tiene un rango de altitud específica. La transición del oxígeno tarda menos de un segundo en emitir la luz verde y hasta tres minutos para hacerlo la roja. Así, en la atmósfera superior, donde el oxígeno es más abundante y el aire es menos denso, las colisiones son poco frecuentes y la transición del rojo tiene tiempo suficiente para que ocurra. En altitudes inferiores a 200 km no hay suficiente tiempo entre colisiones para esta transición, y solo podemos ver la del verde, la más común. Cuando hay una actividad muy alta, a unos 100 Km, el nitrógeno añade franjas rosáceas cerca de la parte inferior de la aurora. Algunas transiciones del nitrógeno ocasionalmente emiten luz azul, y gases más ligeros en la alta atmósfera como el hidrógeno y el helio pueden producir color azul o púrpura, pero estos colores son muy difíciles de distinguir.

Desgraciadamente y debido a la situación dentro del espectro electromagnético de las emisiones que producen las auroras es muy complicado que el ojo humano pueda apreciar sus fantasmagóricos colores ya que no es lo suficientemente sensible. Con baja luminosidad, las células de nuestros ojos, llamadas bastones, sólo son capaces de distinguir luz pero sin poder apreciar el color. Nos tendremos que conformar con apreciar un tono ligeramente verdoso pero no por ello menos espectacular. Si el brillo de la aurora es alto, ya seremos capaces de ver colores, sobre todo el verde, el color más común y al que es más sensible a nuestros ojos. Ocurre lo mismo que cuando observamos una nebulosa donde sólo vemos una tenue nubosidad brillante pero somos incapaces de apreciar sus maravillosos tonos rojizos, morados, etc. Por suerte, las fotografías y los videos nos permiten verlas en todo su esplendor.

A la caza de la Auroras Boreales (I)

Primera parte: ¿Qué son?
Las auroras boreales son, sin duda, uno de los espectáculos más fascinantes que la naturaleza nos puede ofrecer, pero desgraciadamente no son fáciles de ver y depende de muchos factores una buena observación. Una aurora polar es un fenómeno celeste luminiscente visible en el cielo nocturno, normalmente en latitudes altas. Este fenómeno fue llamado "Aurora Borealis", nombre dado por el científico francés Pierre Gassendi en el siglo XVII. Aurora, nombre de la diosa romana del amanecer y que en latín viene a significar "alba del norte", puede aparecer como un resplandor en el horizonte septentrional como si el Sol estuviera saliendo por la dirección equivocada. Como en el hemisferio sur ocurre el mismo fenómeno con el resplandor proveniente del sur, la “Aurora Australis”, los científicos prefieren llamarle simplemente "Aurora Polar".

Las auroras son conocidas por el hombre desde tiempo inmemorial. Ya en el año 37 después de Cristo, los romanos vieron lo que pensaron era un terrible incendio reflejado en el cielo. El emperador Tiberio envió un ejército a Ostia para ayudar a las víctimas del fuego. Lo que realmente estaban viendo era una gran aurora roja. Este impresionante fenómeno está profundamente arraigado en la mitología de muchas culturas. Antiguamente las también conocidas como “luces del norte” (northern lights en inglés), eran vistas como advertencias de desastres y otras calamidades. En el norte de Europa se creía que estas luces eran los reflejos emitidos por los grandes bancos de arenque en el cielo. También se referían a ellas como "los incendios que rodean los bordes norte y sur del mundo". En Finlandia se les denomina “revontulet”, que podía traducirse como “los fuegos del zorro”. Según la leyenda, los zorros hechos de fuego viven en Laponia, y las auroras son producidas por las chispas lanzadas a la atmósfera por sus colas. El pueblo sami, mayoritario en toda Laponia, cree que se debe tener especial cuidado y tranquilidad cuando se observan las luces del norte, llamadas “guovssahasat” en idioma sami septentrional, ya que es peligroso burlarse, cantar o reírse pues esta actitud puede hacer que las auroras desciendan sobre el burlador y lo maten. Para los indios algonquinos de Canadá y Estados Unidos las luces son sus antepasados bailando alrededor de un fuego ceremonial. La tradicional del pueblo inuit de Alaska cuenta que los movimientos ondulados de las auroras son sus antepasados. Creen que son los familiares y amigos que se han ido al cielo y marchan o bailar para que la gente les recuerde. Más recientemente los buscadores de oro durante la famosa “fiebre del oro” del Klondike de finales del siglo XIX, creían que las luces del norte eran el reflejo de la veta madre de todo el dorado metal. 

Pero no fue hasta finales del siglo XIX cuando el científico noruego Kristian Birkeland sugirió que las luces del norte eran resultado de la interacción entre las partículas procedentes del Sol y el campo magnético de la Tierra. Organizó varias expediciones al extremo norte de Noruega estableciendo estaciones de observación para recoger datos de las auroras y de la magnetosfera. La confirmación de sus teorías tuvo que esperar a la llegada de la era espacial y a que los satélites pudieran explorar nuestro campo magnético.

Cómo se producen las auroras boreales

Nuestra atmósfera nos separa del hostil y mortal espacio exterior. Está  definida en capas separadas según las características de cada altitud, en particular los cambios de temperatura con la altura. La magnetosfera es la más externa y la más extensa de las capas de esta “piel de cebolla” que es nuestra atmosfera. Curiosamente su origen hay que buscarlo en el interior de nuestro planeta. El continuo giro del hierro fundido del núcleo terrestre crea un imán gigante que es el responsable del campo magnético terrestre. Las líneas de este campo se extienden hacia el espacio exterior más allá de nuestra atmósfera. Esta funda protectora, que nos preserva de las peligrosas partículas de alta energía procedentes del viento solar, no es exactamente esférica. El viento solar empuja a la magnetosfera 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 obtiene es una estructura alargada con forma de lagrima o cometa con una larga cola en la dirección opuesta al Sol. Nuestro campo magnético es, entre otras causas, responsable de la formación de los misterios cinturones de Van Allen, dos regiones gigantescas en forma de toroide que rodean la Tierra y dénsamente pobladas de electrones y protones de alta energía que se mueven en espiral entre los polos magnéticos del planeta. Se extienden hasta los 60.000 kilómetros.

     Durante los máximos solares nuestro campo magnético, habituado a desviar el viento solar, recibe de pronto una onda de choque altamente energética y no da abasto distorsionando y cambiando la magnetosfera de la Tierra. Las líneas de campo magnetosfera pueden estirarse y romperse. La mayoría de las partículas son desviadas, aunque algunas llegan a entrar en las capas internas del campo magnético y son arrastradas hacia los polos siguiendo las líneas de fuerza. Allí donde nuestra magnetosfera es más débil, entran en contacto con la atmósfera terrestre chocando con las moléculas del aire, nitrógeno y oxígeno en su mayoría, a una velocidad de una décima parte la de la luz. El plasma, o estado de la materia compuesta de electrones e iones cargados, conduce la electricidad y parte de la energía liberada en esos "microimpactos" se libera en forma de luz de diversos colores, las auroras. Éstas se producen en la conocida como termosfera o ionosfera y se mantienen por encima de los 80 kilómetros porque por debajo de 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. Por otro lado, las auroras no pueden estar más allá de los 400 kilómetros porque a esa altura la atmósfera es demasiado tenue -poco densa- para que las pocas colisiones que ocurren tengan un efecto significativo. En la ionosfera, el oxígeno (O) y el nitrógeno (N) atómicos y el nitrógeno molecular (N₂) se encuentran en su nivel más bajo de energía, denominado nivel fundamental. El aporte de energía proporcionado por las partículas solares 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 menos, estos átomos y moléculas vuelven a su nivel fundamental, devolviendo la energía en forma de fotones de luz. Se necesita miles de millones de estos saltos cuánticos para que podamos ver una aurora. Estamos siendo testigos de la evidencia visible del movimiento de las partículas a lo largo de las líneas del campo magnético de la Tierra.

Curiosamente, las luces de neón funcionan gracias al mismo principio físico.

Más info pueblo sami: 
http://clubtrotamundos.blogspot.com.es/2007/01/festivales-del-pueblo-sami-laponia.html