Lomonósov, "el gigante ruso", ante las auroras boreales

[Mijaíl V. Lomonósov (1711 - 1765); gigante de la ciencia y la cultura rusas, pionero en diferentes campos de la ciencia y espíritu incansable, se anticipó con sus ideas a otros grandes científicos]

Why do these bright rays sparkle in the night?
Why does fine flame assault the land?
Without a thundercloud can lightning
Rise from the earth up toward the heavens?
How can it be that frozen steam
Gives birth to fire from winter's depths?


(¿Por qué estos brillantes rayos destellan en la noche?
¿Por qué irrumpe en la tierra la sutil llama?
¿Sin una nube de tormenta resplandece,
alzándose desde la tierra hacia los cielos?
¿Cómo puede ser que del vapor helado
nazca el fuego en las profundidades del invierno?)

Estos versos de Lomonósov pertenecen a un poema inspirado en las auroras boreales, que él pudo contemplar. Pero el gigante ruso no sólo se aproximó a este magnífico fenómeno luminoso de la alta atmósfera con su espíritu de poeta sino, cómo no, con sus ojos escrutadores de hombre de ciencia.

[Impresionante aurora boreal en la región de Karelia, al noroeste de Rusia. Procedencia de la imagen y otras magníficas fotos de auroras aquí]

Y así dibujó Lomonósov las auroras boreales:

[Procedencia de la imagen y cronología de la vida del sabio ruso aquí]

Según Sergey A. Chernouss ["Ideas of Lomonosov in Auroral Research"; Geophysica (2012), 48(1–2), 105–117] el descubrimiento más importante de Lomonósov en el campo de la física atmosférica fue su identificación de las auroras boreales como un fenómeno de luminiscencia natural de la parte superior de la atmósfera, no asociado a la reflexión, refracción o dispersión de la luz. Lomonósov logró estimar la altitud de la parte superior del arco de la aurora boreal que pudo verse en San Petersburgo en octubre de 1753, haciéndolo en 450 km, y concluyó que el fenómeno tenía lugar más allá de los confines de la atmósfera, extendiéndose en el éter.

En una ocasión había dicho Lomonósov que "la versificación es mi consuelo; la física, mi ejercicio", y este apasionante asunto de las auroras polares es un buen ejemplo de esta doble faceta del poliédrico ruso.

[Dibujo de las capas de la atmósfera. El límite inferior de las auroras polares está alrededor de los 100 km y el superior entre los 400 y 600 km, aunque en ocasiones pueden extenderse hasta los 1000 o 1100 km de altitud]

José Miguel Viñas en su web  www.divulgameteo.es  nos explica perfectamente este fascinante fenómeno de las capas altas de la atmósfera, las auroras polares:

"De los muchos alicientes que tiene viajar a las regiones polares, uno de ellos es, sin duda, la observación de las bellas auroras, cuyo despliegue policromo tiñe de colores el cielo nocturno estrellado. El fenómeno luminoso tiene lugar en la parte más alta de la atmósfera, a alturas superiores a los 100 kilómetros, por lo que puede considerarse de naturaleza meteorológica, aunque en íntima relación con la Astronomía. El sol es el principal director de orquesta.

En torno a las auroras se han construido multitud de leyendas. En algunas culturas nórdicas se pensaba que las almas de los muertos, que habitaban por encima de la atmósfera, danzaban con unas antorchas encendidas para guiar los pasos de los nuevos espíritus. Dichas antorchas eran justamente las auroras polares, llamadas también las luces del Norte. En Finlandia llaman “revontuli” a la aurora boreal, una expresión que tiene su origen en una fábula lapona y que tomaría el significado de “fuego del zorro”. Según cuenta la leyenda, los rabos de los zorros que corrían por los montes lapones, se golpeaban contra los montones de nieve y las chispas que salían de tales golpes se reflejaban en el cielo. Hubo que esperar hasta principios del siglo XX para encontrar una explicación científica satisfactoria del fenómeno, que fuera más allá de las creencias populares.

Las auroras son el resultado de la interacción del viento solar con la atmósfera terrestre. Dicho viento no es más que un chorro muy energético de partículas eléctricas que irradia el sol en todas las direcciones y que intercepta la Tierra a su paso. Dicho plasma contiene protones y electrones que viajan por el espacio a velocidades superiores a los 300 km/s, empleando unos 4 días en recorrer los aproximadamente 150.000.000 km que nos separan del Sol. La Tierra genera a su alrededor un potente campo magnético que actúa como un escudo protector, y que es el encargado de desviar hacia los dos polos magnéticos todo ese flujo de partículas. Los electrones, que son los que viajan más rápido, golpean, por así decirlo, las moléculas de aire que en pequeñas cantidades se encuentran en la parte más exterior de la atmósfera, y el resultado de dicho impacto es la emisión de luz y la formación de las auroras.

Las auroras quedan confinadas en dos grandes óvalos, cuyos centros serían los polos magnéticos, no los geográficos. En la actualidad, la polaridad del campo magnético de la Tierra no coincide con los polos geográficos terrestres, sino que está invertida. Y aparte de esto, hay un desplazamiento de los polos magnéticos con respecto a los geográficos. Por ejemplo, el Polo sur magnético se ubica en la actualidad a unos 1.800 kilómetros del Polo norte geográfico, cerca de la isla Bathurst, en el norte de Canadá, aunque se desplaza en dirección a Rusia a la velocidad nada despreciable de 40 kilómetros al año.

Las tonalidades que adoptan las auroras polares dependen del tipo de moléculas que intercepten las partículas de origen solar. Los impactos contra moléculas de oxígeno forman auroras de color verde. El nitrógeno, que es el gas más abundante en nuestra atmósfera, forma resplandores en tonos rojos, rosas y púrpuras. También a veces se ven trazas de color azul, procedente en este caso de las moléculas de hidrógeno presentes en las capas altas de la atmósfera.

El fenómeno de la aurora comienza con un brillo fosforescente en el horizonte al que le sigue la aparición de un arco iluminado que a veces se cierra en el cielo formando un arco de luz muy brillante que recibe el nombre de corona boreal. Tras la aparición de esta primera corona, suelen aparecer nuevos arcos iluminados que presentan unas características ondulaciones. Todo esto precede al momento culminante de la aurora que es lo que se conoce como la sub-tormenta auroral. Comienzan entonces a abrirse en abanico multitud de rayos de luz en torno a la corona auroral, con el despliegue de colores antes comentado. Esos rayos son el resultado del bombardeo de partículas que tiene lugar en la parte alta de la atmósfera y su duración aproximada es de 10 a 20 minutos. Aparecen sucesivos arcos que siguen al primero, con pequeñas ondas y rizos moviéndose a lo largo de ellos.

En España, dada nuestra latitud, es difícil observar auroras, pero no imposible. Los más afortunados son los que viven a orillas del Cantábrico, ya que por allí de media se ve casi una al año, aunque no todos los años tienen esa suerte por culpa de las nubes, que a menudo impiden la observación nocturna del cielo estrellado. A medida que uno se desplaza hacia el norte de Europa aumenta el número de días al año en el que teóricamente pueden observarse auroras. En las tierras altas escocesas son casi 40 días y en Laponia se rozan los 100. Eso no impide que a veces, de forma repentina, podamos verlas desde España, ya que el Sol cada cierto tiempo da gigantescos “estornudos” que provocan en nuestro planeta tormentas geomagnéticas. Estas tormentas afectan bastante a las telecomunicaciones y ofrecen bonitos espectáculos luminosos en el cielo. El 20 de noviembre de 2003, coincidiendo con una de estas tormentas, se observaron auroras boreales por Valencia o Cataluña, e incluso algunos astrónomos aficionados llegaron a fotografiarlas".

Respecto a las auroras boreales observadas en España puede leerse un interesante y exhaustivo artículo de E. Aragonés y J. Ordaz: "Auroras boreales observadas en la Península Ibérica, Baleares y Canarias durante el siglo XVIII", en el cual se presenta un catálogo razonado de las auroras boreales observadas en nuestro país, con latitudes bajas para este fenómeno de luminiscencia de la alta atmósfera (entre 28º N y 43º N), durante el siglo XVIII.

[Ilustración de Lomonósov que representa los flujos verticales de aire en la atmósfera (1753). Procedencia de la imagen: aquí]

Cuando uno se atreve a escribir algo sobre Lomonósov siempre, inevitablemente, se deja mucho por decir porque el sabio ruso tocó con enorme lucidez y eficacia los más diversos campos, desde la poesía, la historia, la pintura o la lengua (en 1755 escribió una gramática rusa que reformó esa lengua) hasta las diferentes ramas de la ciencia, como la física, la química, la astronomía (fue el primero en dar cuenta de la atmósfera de Venus a partir de la observación del tránsito del planeta por el Sol, en 1761) o la geología, por decir algunas.

[Procedencia de la imagen aquí]

Es considerado el creador de una nueva disciplina, la química física, y dio una importancia capital a la conjugación de la teoría y la experiencia en el trabajo del científico: "Las reflexiones mentales [de los hombres de ciencia] proceden de experimentos seguros, repetidos numerosas veces", dijo. Pero a pesar de su enorme talento y gran tenacidad (y de las palabras elogiosas de Leonhard Euler) no lo tuvo fácil Lomonósov para desarrollar sus investigaciones en la Rusia de su tiempo. Encontró inicialmente la indiferencia y el rechazo de los académicos rusos para crear y organizar un laboratorio químico adjunto a la Academia de Ciencias. Por fin, evitando el agravio que habría sido una vergüenza intolerable, en 1748 se le concede un laboratorio, negado años antes, en el cual Lomonósov llevó a cabo incontables experimentos.

[Lomonósov en su laboratorio de química; pintura de A. Vasiliev (1986) .

Procedencia de la imagen: aquí]

[Academia de Ciencias de San Petersburgo (Rusia).

 Procedencia de la imagen aquí]

No vamos a mencionar aquí las numerosas aportaciones científicas verdaderamente pioneras del eximio ruso, tan sólo diremos, por su gran relevancia, que se anticipó a Lavoisier (en cuarenta años) en la ley de la conservación de la masa en las reacciones químicas (que debería ser enseñada como la ley de Lomonósov-Lavoisier) y sostuvo un modelo corpuscular de la materia, precursor de la teoría atómica y de la teoría cinética de los gases. Cuenta Isaac Asimov en su Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología (Alianza Editorial) que Lomonósov tenía algunas ideas atomistas que no se atrevió a publicar por considerarlas demasiado revolucionarias y que se anticipó a su época cuando propuso una teoría del calor, considerado como una forma de movimiento, en sintonía con la posterior de Rumford, y una teoría ondulatoria de la luz, como la que establecería Young.

Y merece la pena recordar que Lomonósov, hijo de un acomodado pescador del Mar Blanco (de heladas aguas más de la mitad del año), abandonó muy joven su hogar para estudiar en Moscú, donde se vio obligado a hacerse pasar por hijo de un aristócrata con el noble objetivo de poder ingresar en la prestigiosa Academia de Estudios Clásicos. Años más tarde, en la madurez, Lomonósov fundaría la Universidad de Moscú (que hoy lleva su nombre con justicia) y defendería la educación de las clases pobres, lo cual le costó no pocos problemas, incluso unos meses de cárcel.

Comparto la opinión de Isaac Asimov cuando afirma que Lomonósov, fundador de la ciencia rusa, sería universalmente conocido como pionero de la ciencia si no llega a nacer en Europa Oriental. De haber sido alemán, inglés o francés no me cabe duda de que tendría buena presencia en los tratados y textos de ciencias. Cuando era estudiante de Química, sin embargo, jamás oí hablar de Lomonósov, el gigante ruso.

Vida y obra (lingüística y literaria) de Lomonósov, por Roberto Monforte Dupret, aquí.

En Youtube:

 https://www.youtube.com/watch?v=aCybABx7ZXk&feature=player_embedded