Pilares de luz. Crédito: Vladislav Evglevskiy.
En regiones de la Tierra en las que se alcanzan temperaturas bajo cero es posible ser testigo de un espectáculo de líneas verticales brillantes que parece emerger desde el horizonte hacia el cielo. Se trata de un fenómeno originado por el reflejo de la luz en diversos cristales de hielo que circulan en el aire. Los reflejos pueden provenir de fuentes de luz artificiales como las de las viviendas o las luminarias de la vía pública, o de fuentes naturales como la luz de la Luna o el Sol.
¿Por qué se producen?
Los pilares de luz son un fenómeno luminiscente causado por el reflejo de una fuente de luz artificial o natural en cristales de hielo que se encuentran en la atmósfera. Este fenómeno es una ilusión óptica. Consiste en la proyección de líneas verticales de colores que parecen emerger en el horizonte elevándose hacia el cielo.
Este espectáculo de luces no se produce todo el año. Ocurre en condiciones climáticas especiales y se puede admirar con mayor frecuencia en latitudes septentrionales, es decir, en lugares del hemisferio norte donde las temperaturas alcanzan valores muy bajos.
La altura que alcanzan estos pilares es indeterminada y variable porque depende del tamaño de la fuente de luz y de la inclinación de los cristales que se encuentran en la atmósfera. En tal sentido, algunos cristales pueden tener una inclinación que sólo permita que la luz se refleje hacia abajo, por lo que el reflejo de luz comenzaría en el cristal y terminaría en el suelo.
Modelo simplificado del reflejo de haces de luz en superficies planas y hexagonales de cristales de hielo que flotan en la atmósfera. Créditos: Atmospheric Optics.
Creación de columnas de luz con cristales de hielo
Los cristales de hielo son un tipo de copo de nieve cuya formación se produce en la atmósfera cuando el aire está lo suficientemente frío como para que el agua se congele, con suficiente humedad como para que el vapor de agua se solidifique formando estructuras cristalinas.
La formación de cristales de hielo en la atmósfera puede ocurrir en varias situaciones. Se pueden formar alrededor de cualquier partícula microscópica que se encuentre en la atmósfera cuando el aire alcanza temperaturas por debajo de 0 °C. También pueden formarse en la atmósfera durante la precipitación de la nieve. Y a medida que las partículas de hielo se aglutinan en las nubes forman copos de nieve que eventualmente pueden caer al suelo.
Diferentes cristales de hielo de Ontario, Alaska, Suecia, entre otros. Crédito: K. Libbrecht.
Los cristales de hielo pueden adquirir una gran cantidad de formas. Una de ellas, es la de placas hexagonales. Es importante destacar que debido a que la superficie de contacto de los cristales de placas hexagonales es significativamente mayor en comparación con la de otros tipos de cristales de hielo, estos reflejan una gran cantidad de luz y son los que con mayor frecuencia forman pilares de luz grandes.
Placas hexagonales de cristales de hielo por K. Libbrecht. Créditos: Snow Crystals.
¿Cómo se forman?
Los tamaños de los cristales varían ampliamente. En general, si tienen tamaños de entre 15 y 20 micrómetros de ancho, dan vueltas al azar por el aire. Pero cuando las placas son más grandes, de entre 0.1 y 1 mm, caen con algunas de sus caras a la superficie de la Tierra. A medida que van cayendo se forman columnas de hielo. Mientras más fría se encuentra la atmósfera (por debajo de los -5 ºC), más lento irán cayendo y uniéndose con otros, formando así, columnas de cristales más grandes. Al conjunto de estos cristales se lo conoce como nube. Su forma y espesor están definidos por las corrientes y las temperaturas del aire que circundan la región donde se forman.
Las grandes columnas de luz se producen cuando se agrupan millones de placas de cristales de hielo en una gran capa plana. Para que este fenómeno se produzca es necesario que una corriente de aire húmedo y relativamente cálido, se mueva lentamente en forma ascendente de tal forma que sostenga a las placas de cristales de hielo. De lo contrario, estas se caerían y no ocurriría el fenómeno óptico. Sin embargo, si horas después la temperatura desciende aún más, se formarán regiones densas de cristales que alcanzarán un estado estable flotando en el aire. En ellas se reflejarán las luces emitidas desde diversas fuentes lumínicas del lugar, dando lugar a lo que comúnmente se denomina pilares de luz.
Crédito: Camerlabs.