“In a nutshell” about Aurora -4. Cuspidi polari

È in corso la migrazione dei post dal precedente blog; per vedere i post non ancora migrati visita la Presentazione. Grazie.

I lunghissimi imbuti dove precipitano spiraleggiando le particelle energizzate

Earth magnetosphere to scale – Magnetosfera terrestre, che mostra le cuspidi polari settentrionali e meridionali, rappresentazione artistica. Crediti: Andøya Space Center / Trond Abrahamsen, clicca per ingrandire, click to enlarge

Fino a qui ho parlato:

  • dei fenomeni che avvengono sul Sole (il cosiddetto “meteo” spaziale)
  • delle tempeste solari dovute alle esplosioni più violente come i Flares e le Cme (immaginàti come due pugili in una titanica lotta a due rounds sul ring)
  • spesso ma non sempre dovuti alla “riconnessione magnetica
  • del primo scudo invisibile ed impalpabile che la Terra offre come riparo alla prepotenza solare, la Magnetosfera
  • della complessa danza che si forma nell’interazione tra il Vento Solare e la Magnetosfera, dove le particelle vanno ad accumularsi in fasce di contenimento molto mutevoli e dinamiche, le Fasce di Van Allen
  • delle radiazioni in generale, quelle elettromagnetiche e quelle particellari
  • e di come tali radiazioni si comportino e propaghino in modo diverso, sulla Terra e nello Spazio
  • di queste radiazioni considerate dalla prospettiva della Stazione Spaziale Internazionale ISS, rischi reali, schermature e Anomalia Sud Atlantica

Ecco, nel mio viaggio per episodi sono arrivato alla fase tanto attesa, l’incontro tra le particelle catturate dal campo magnetico terrestre e quelle presenti nell’alta atmosfera, incontro complesso che ci regala un fenomeno che lascia letteralmente “senza fiato” ed evoca immancabilmente stupore e meraviglia.

“È permesso? Disturbo?”
“Quando” si forma un’Aurora…

Un aurora si verifica ogni volta che un’eruzione solare “disturba” la magnetosfera terrestre

credits ESA clicca per ingrandire, click to enlarge

animando e vivacizzando” di conseguenza anche le Fasce di Van Allen

provocando una tempesta geomagnetica, cioè cambiamenti nel campo magnetico della Terra e variazioni nella cosiddetta regione “coda magnetica – magnetotail”…

verso destra la zona in cui avviene la riconnessione magnetica, da cui le particelle vengono energizzate verso la magnetosfera interna – credit Università di Oslo, dipartimento di Fisica e NASA

… nella cometa dietro la Terra, tramite il fenomeno della “riconnessione magnetica“.

credit Università di Oslo, dipartimento di Fisica e NASA

Quindi le Aurore si verificano solo durante i massimi solari con gran numero di macchie?

No, infatti gli “ovali aurorali sono fenomeni permanenti ai Poli terrestri, quindi non dipende esclusivamente dalla presenza di macchie solari.

servizio previsionale in tempo reale di SpaceWeatherLive.com

Certo, Aurore più intense e spettacolari si verificano con l’aumentare dell’attività solare, e bisogna dire che eruzioni solari si verificano anche in periodi di minimo solare come è quello attuale (24°), chiaramente molto meno ma succede.

ovale eccezionale di luglio 2000, con intensa attività solare l’ovale si espande

Infatti bada bene, non è che perché non ci sono macchie solari o ne compaiono poche, ciò significa che la nostra stella sia “spenta”… la fornace nucleare e l’attività plasmatica e magnetica sono incessantemente in corso all’interno, e la nostra stella rotante è viva, non farti ingannare!

incredibile bellissimo disco solare privo di macchie, con Giove per confronto – immagine gentilmente concessa da Rossana Miani clicca per ingrandire, click to enlarge

Nella fase di minimo solare (attualmente siamo alla fine del ciclo n. 24), quando flares e cme (eruzioni di massa coronale) sono fenomeni ridotti in numero, così come ridotte o assenti sono le macchie solari…

bellissima infografica su reale parziale di disco solare – gentilmente concessa da Salvo Lauricella clicca per ingrandire, click to enlarge

tuttavia si verifica frequentemente un altro fenomeno che influenza notevolmente l’attività aurorale: i “buchi coronali”

credits NASA

Attenzione, NON sono macchie solari e sono visibili soprattutto ai raggi X

Dai buchi il plasma sfugge perché il campo magnetico si perde nello spazio interplanetario…

Credits SDO/AIA

… mentre nelle macchie il plasma resta intrappolato dal campo che si richiude ad arco sul Sole (anelli coronali). I buchi generano flussi di vento solare ad alta velocità. Sono i cugini meno famosi delle macchie solari praticamente.

i due pennacchi sono le zone attive delle macchie solari, responsabili del vento solare “lento”, mentre il vuoto centrale è sede del buco coronale da dove origina vento solare “veloce” (ovviamente escludendo poi le eruzioni solari…)

Ah, a proposito, quelle che forse avrai notato prima, in quella straordinaria immagine parziale del Sole con la Terra a confronto, quelle “lingue infuocate“, sono spicole e fanno parte dell’attività cromosferica della nostra stella, ma questo è un altro argomento, non andrò fuori tema.

Metto solo l’infografica anche per i visitatori stranieri.

clicca per ingrandire, click to enlarge

Continue incessanti variazioni e fluttuazioni del campo magnetico terrestre

I cambiamenti nel campo magnetico terrestre e nella coda magnetica sono spesso correlati a tempeste solari, il famoso Meteo spaziale

enormi esplosioni di massa coronale e campi magnetici, frutto di flares associati a cme – credits NASAclicca per ingrandire, click to enlarge

o a variazioni nella densità e nei campi magnetici nel vento solare, mentre attraversa la magnetosfera terrestre. Il vento solare porta con sé una patina ricca di una componente “lenta” ma anche di una “veloce” costituita da particelle accelerate da cme e flares e da buchi coronali.

Densità vento solare = 5-10 atomi per cm cubo – densità media particelle flare o cme = qualche centinaio per cm cubo – credits NASAclicca per ingrandire, click to enlarge

Queste variazioni aumentano e diminuiscono in base alla frequenza delle macchie solari, e ci sono massimi a marzo e settembre, quando la Terra nella sua orbita si trova in una posizione migliore rispetto al Sole (equinozi) per essere “fatta saltare” (gergo tecnico per dire “essere investita da un’ondata di particelle ad alta energia”).

la Terra descrive un’ottica leggermente ellittica intorno al Sole, per cui in corrispondenza degli equinozi d’autunno e di primavera si trova più vicina al nostro astro

Un Aurora “reagisce” al materiale solare in tempo reale? Cioè a quello che è stato sparato in questo momento?

Probabilmente conosci già la risposta, se ti intendi almeno un minimo di astronomia, ma siccome non voglio dare nulla per scontato e sono qui per divulgare in modo chiaro e comprensibile anche a chi è poco esperto, ti ricordo che

… l’aurora che vedi, ipotizziamo, in questo momento reagisce a materiale che è stato sparato via dal Sole almeno 2-3 giorni fa, quindi è tutto uno spettacolo in differita

in questa comoda infografica le diverse velocità di Luce visibile, emissioni di raggi x, radio, particelle energetiche (flares e cme), tempeste magnetiche, vento solareclicca per ingrandire, click to enlarge

tanto ci mettono le particelle, pur a notevoli velocità nel vuoto, a coprire la distanza enorme che le separa da noi, ben 150 milioni di km equivalenti ad 1 AU – Unità Astronomica (per la nostra percezione in realtà non cambia niente, ma è importante coltivare e mantenere la consapevolezza di questi spazi cosmici)

Brevissimamente, ricordi che possibilità hanno le particelle una volta catturate nelle Fasce?

Il professor Zappalà spiega:

  • punto 1) alcune particelle riescono a fuggire ad altissima velocità
    considera le grandi accelerazioni che subiscono
  • punto 2) altre proseguono fino a Terra
    poche fortunatamente e non incidono sulla quantità di radiazioni che riceviamo giornalmente: questo piccolo numero di particelle di energia molto elevata che raggiunge la superficie non aumenta significativamente il livello di radiazione che sperimentiamo ogni giorno (professor Holman – NASA)
  • punto 3) altre ancora interagiscono con l’atmosfera vicino ai Poli (Cuspidi)
    dando così luogo alle spettacolari Aurore boreali e australi
  • punto 4) ma la maggior parte rimane bloccata sulle linee magnetiche
    e si sposta/trascina lentamente da una linea di campo a un’altra, seguendo la rotazione terrestre, formando le famose dinamiche Fasce di Van Allen, in cui resta confinata.
    Prima o poi queste particelle saranno assorbite dall’atmosfera, ma intanto la proteggono da una fittissima pioggia nefasta (raggi cosmici solari ed extragalattici).

Punto 3) Cuspidi: le entrate di sicurezza per le Aurore

Parte del plasma del vento solare può penetrare dentro la magnetosfera, seguendo le linee del campo magnetico, che sopra ai Poli descrivono un lungo imbuto detto “cuspide” (ricorda un po’ il mulinello che si crea quando togli il tappo alla vasca da bagno piena d’acqua).

ANDØYA SPACE CENTER

Dopo complessi processi di accelerazione dovuti a “riconnessione magnetica“, tali particelle seguendo le cuspidi precipitano in caduta libera e interagiscono con lo strato dell’atmosfera terrestre chiamato ‘Ionosfera’ (tra i 100 e i 2.000 km di altitudine, post 3/4 alta atmosfera).

Detta in modo estremamente semplice, vengono così depositati una gran quantità di protoni+ ed elettroni- nell’alta atmosfera e si verifica il fenomeno delle Aurore.

infografica in cui sono ben visibili Vento solare, Magnetosfera, Fasce di Van Allen e Cuspidi Polari

In realtà come ti farò vedere nel prossimo post, una grande responsabilità ce l’ha la coda magnetica o magnetotail…

credit Università di Oslo, dipartimento di Fisica e NASA

… nel fornire materiale per la formazione delle Aurore.
Addirittura è stato scoperto recentemente che riconnessioni magnetiche si possono verificare anche molto più vicine alla Terra, a circa 3-4 diametri di distanza appena (5 satelliti del programma Explorer, progetto THEMIS della NASA).

Questo post è quindi stato un accenno a ciò che avviene in queste Cuspidi Polari, nel prossimo spiego meglio come ciò accade, sempre più affascinante. Ti lascio con un video breve di 3 minuti, riepilogativo di quanto visto finora, e già presentato nel post sul campo magnetico.

Credits R. Gaeta

Arrivederci al prossimo episodio, spero tu ti sia divertito finora, come è stato per me!

Quando vediamo da Terra un’Aurora stiamo guardando davvero una piccola sezione dell’aurora permanente molto più grande chiamata “ovale aurorale”. L’ovale settentrionale è centrato sul Polo nord geomagnetico situato nel nord del Canada”.

rappresentazione artistica, Credits NASA

Gli altri link di questo viaggio verso le Aurore:
– “In a nutshell” about Aurora – 0. Il Sole
– “In a nutshell” about Aurora – 1. Riconnessione Magnetica
– “In a nutshell” about Aurora – 2a. Flares vs CME: scontro di Titani
– “In a nutshell” about Aurora – 2b. Flares vs CME: scontro di Titani

– “In a nutshell” about Aurora – 3a. Campo magnetico terrestre
– “In a nutshell” about Aurora – 3b. Fasce di Van Allen
– “In a nutshell” about Aurora – 3c. Cometa, toroidi e particelle
“In a nutshell” about Aurora – 3d. radiazioni
“In a nutshell” about Aurora – 3e. radiazioni a confronto

“In a nutshell” about Aurora –3f. radiazioni e ISS
“In a nutshell” about Aurora -4. Cuspidi polari
“In a nutshell” about Aurora -5. Generatore aurorale
“In a nutshell” about Aurora -6. Altitudine e forme
“In a nutshell” about Aurora – 7a. Colori, l’origine
“In a nutshell” about Aurora -7b. Colori, la magia
“In a nutshell” about Aurora -8. luminosità, movimento e calore
“In a nutshell” about Aurora -9. Curiosità
“In a nutshell” about Aurora -10. Suoni
In a nutshell” about Aurora -11. Emozioni e considerazioni
“In a nutshell” about Aurora -12a. Tempeste solari

Link utili:

| HOME |

Rispondi