“In a nutshell” about Aurora -8. luminosità, movimento e calore

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Siamo ancora in zona podio, ma inizia qualche caratteristica meno nota

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Dicevo che in realtà la vera forza delle Aurore è la perfetta imprevedibile armonia tra Colori, Forme in Movimento e Luminosità.

Luminosità

Da cosa dipendono luminosità e colori?

La luminosità e i colori dell’aurora…

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… dipendono da quanto il vento solare e le Cme (Eruzioni di Massa Coronale) siano energetici, aggrovigliati e magneticamente attivi mentre interagiscono con il campo magnetico terrestre.

naturalmente le distanze non sono in scala, e la Terra in realtà sarebbe ancora più piccola – clicca per ingrandire e poi zoom, click to enlarge and than zoom

Il flusso di vento solare e nuvole magnetiche aggiuntive non è mai lo stesso, poiché dipende dall’attività solare secondo per secondo!

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Quando l’aurora è debole sembra senza colori…

Credit Bob King University Todayclicca per ingrandire, click to enlarge

… questo perché in caso di scarsa luminosità i nostri occhi hanno solo alcune cellule sensibili, chiamate bastoncelli

I bastoncelli sono in grado di rilevare qualche cosa ma non possono distinguere colori.

Man mano che la luminosità aumenta

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… inizia la visione dei colori grazie ai coni, le cellule che ci permettono di distinguerli.

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Movimento

Perché le aurore si muovono e perché a velocità diverse?

Ricordi quando ho parlato di cuspidi polari, linee di campo magnetico e spiraleggiare di particelle?

rappresentazione artistica dell’Aurora vista dall’interno

Le particelle, dopo essere state accelerate lungo le linee di campo magnetico…

tratto dal video sull’origine delle Aurore – credit Università di Oslo, dipartimento di Fisica e NASA

… spiraleggiando ed altamente energizzate, precipitano nei lunghissimi imbuti delle Cuspidi Polari, laddove manca la protezione dello scudo magnetico terrestre…

ANDØYA SPACE CENTER / Trond Abrahamsen

… andando a scontrarsi contro atomi e molecole atmosferiche. Essendo particelle energetiche cariche, subiscono l’influenza del campo magnetico

particelle cariche di energia (elettroni e ioni) colpiscono atomi e molecole neutre dell’atmosfera, eccitandoli; nel tornare a riposo atomi e molecole bombardati emettono fotoni quindi luce – credits NASA

… che intorno ai Poli produce i cosiddetti “ovali aurorali“, in costante movimento essendo collegati al materiale che costantemente ed incessantemente arriva dal Sole e interagisce con la magnetosfera …

… ed è per questo che le particelle si muovono in modo così imprevedibile, tuttavia seguendo un andamento e disegni ben precisi, regalandoti questo spettacolo incantevole.

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Per apprezzare pienamente il movimento di cui ti parlo, lasciati trasportare, incantare e commuovere dalla magia dei 5 video intensi di Markus Kiili, in cui le Aurore dinamicamente reinventano sempre se stesse, 85 km sopra la tua testa!

credit Markus Kiili

Possono essere quasi immobili e poi, “come se una mano fosse passata lungo una tenda, iniziare a muoversi e torcersi.

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Cosa stai guardando in realtà?

Ricorda e tieni ben presente!
Ciò che vedi non sono le particelle in sé, catturate e deviate dal campo magnetico nelle cuspidi, bensì la conseguenza degli scontri tra queste particelle (il punto 3).

una semplice quanto efficace infografica che mostra come avviene l’emissione di fotone in seguito a collisione – Annarita di Scientificando

Le emissioni di fotoni:
a quote più basse, nel caso di Azoto e Ossigeno molecolare sono praticamente istantanee
a quote più alte, con l’Ossigeno atomico sono ritardate fino a 2 minuti…

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Ossigeno (O) ed Azoto (N): atomi a diverse velocità di emissione

Sotto i 120 km l’azoto emette con debole blu e rosa.

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Le parti inferiori dei drappi aurorali sembrano cosi muoversi più velocemente di quelle superiori, poiché gli atomi di Azoto emettono luce più velocemente

l’ipervelocità in “Star Wars

mentre le parti superiori sono più lente perché controllate dall’emissione più lenta degli atomi di Ossigeno.

le tanto amate “Aquile” in “Spazio 1999“, per confronto sulla lentezza

Calore

Non è corretto affermare che sono fredde!
Sono calde quindi? Eccome se lo sono, ma il calore svanisce all’istante…

L’interazione tra vento solare e magnetosfera genera calore oltre che accelerare le particelle cariche, perché come spiegato, l’accelerazione si traduce anche in energia termica.

radiazione di “ciclotrone, l’elettrone spiraleggiando attorno alla linea di campo magnetico, subisce accelerazione ed emette radiazione elettromagnetica

Oltre a produrre luce, le particelle energetiche che formano l’aurora portano calore quindi, un calore incandescente.

Questo calore però, sviluppandosi in ambiente a forte rarefazione e bassa pressione, è dissipato immediatamente come radiazione infrarossa o trasportato via dai forti venti dell’alta atmosfera detti “jet stream” (ne parlerò nei capitoli sull’atmosfera), quindi in realtà lassù è freddo!

Thermometer Frosty

Le Aurore nascono calde, ma si manifestano in un ambiente decisamente freddo e rarefatto, dove non può esistere la temperatura “reale” che ci sarebbe nelle stesse condizioni ma a livello del mare.

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Altitudine e temperature

  • 100 km (Linea di Kàrman)

Misurando la temperatura dell’aria a quest’altezza (Termosfera), abbiamo decine di gradi sotto zero, a causa dell’estrema rarefazione dell’aria (anche se la temperatura è in costante risalita).

  • Più su, 200-300 fino a migliaia di km

Nella parte più alta della ionosfera le temperature “sarebbero” incandescenti, arrivando anche a 2.000 °C, MA

… MA devi considerare che si parla di temperatura cinetica:
quella sarebbe la temperatura SE fosse portata nelle condizioni di pressione e densità a livello del mare.

Parco Nazionale dei Vulcani delle Hawaii

In realtà, vista la grande rarefazione, la bassa densità e la quasi assente pressione atmosferica, gli atomi sono lontanissimi tra loro…

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… quindi in realtà lassù si congela, che è uno dei motivi che concorre al successo dell’Ossigeno nell’emettere fotoni rossi, impiegando ben lunghissimi 2 minuti.

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Inoltre gli astronauti devono avere la tuta pressurizzata perché altrimenti, in assenza di pressione atmosferica, il sangue bollirebbe nelle vene.

credit NASA

Se tu non l’avessi visto, gustati questo brevissimo filmato accelerato della pressurizzazione della tuta degli astronauti nell’ultimo recentissimo lancio avvenuto il 30/05/2020 della capsula “CrewDragon” ribattezzata “Endeavour“, di SpaceX. La pressurizzazione dura all’incirca 1 minuto e 20 secondi.

Edited by Riccardo Rossi / ISAA, Video credit: SpaceX

Arrivederci al prossimo post su altre curiosità riguardanti le magnifiche Aurore.

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Gli altri post della serie “In a nutshell” about Aurora:
– “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 -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
“In a nutshell” about Aurora -12b. Disturbi e danni da Flare
“In a nutshell” about Aurora -12c. Disturbi e danni da Cme
“In a nutshell” about Aurora -12d. Simulazione SuperTempesta solare OGGI
“In Nutshell” about Aurora -13a. Ambiente spaziale interplanetario
“In Nutshell” about Aurora -13b. Aurore extraterrestri

Link utili:
– Italian Space and Astronautics Association ISAA, facebook

– video sull’origine delle Aurore, Università di Oslo, Dipartimento di Fisica
– video pressurizzazione tuta astronauti, Associazione ISAA, SpaceX
– “Attività Educativa, calcolo dell’altezza di formazione dell’Aurora Polare” GLO.R.I.A. – GLObal Robotic-Telescopes Intelligent Array
– “Artico – viaggio interattivo al Polo Nord”, CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche
– foto di Aurore di Jani Ylinampa
– foto di Aurore di Markus Kiili
– foto infografica di Davide Necchi
– “Technicolor Auroras? Un controllo di qualità“, Universe Today dell’astronomo Bob King

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