La stagione di Aurora

 

Autore: Tony Phillips - Science@NASA

Traduzione a cura di: Flavio Gori.

 

L'autunno è da sempre considerato la stagione migliore per il fenomeno dell'Aurora e gli scienziati cercano di capire il motivo.

Domenica 21 ottobre 2001 una vasta nube di gas magnetizzato è stata espulsa dal Sole ed ha preso una direzione che la portava dritta verso la Terra ed il suo campo magnetico. Gli appassionati osservatori delle Aurore (dette anche Luci del Nord, per il fatto che si possono vedere per lo più nelle alte ed altissime latitudini, nei pressi dei poli) potranno avere la fortuna di ammirare bellissime luci rosse e verdi. E' il fenomeno detto delle Aurore Boreali ed è la terza volta che accade in questo mese.
"Le Aurore, probabilmente, sono state il fenomeno più spettacolare a cui ho assistito" dice Ryan Kramer, un appassionato del Nord Dakota. " Le luci del Nord occupavano buona parte della volta celeste fino a circa 30° verso l'orizzonte meridionale. Ero meravigliato che l'Aurora fosse così brillante verso sud", aggiunge Todd Carlson, che ha potuto vedere lo spettacolo dalla sua casa in Ontario, Canada. In effetti raramente le Luci del Nord sono state visibili, verso sud, fino alle latitudini dello Stato della Carolina, negli Stati Uniti.

"Uno spettacolo straordinario" esclama Ronnie Sherrill del Nord Carolina, "il cielo sembrava esplodere in una serie di fasci luminosi che andavano dal rosso al giallo". Le luci erano così forti che Sherrill ed alcuni suoi amici le potevano ben osservare anche se il Sole non era ancora tramontato.

A quell'ora era davvero una buona idea essere là fuori.

In effetti poteva essere interessante esserci: le notti d'autunno sono lunghe e scure, senza essere così fredde come lo sono quelle invernali, è dunque una buona combinazione per gli appassionati osservatori. Ma c'è di più: le tempeste geomagnetiche che creano le Aurore avvengono più spesso durante i mesi intorno agli equinozi, ovvero i primi giorni d'Autunno e Primavera.

Eppure le stagioni sulla Terra non dipendono dalla attività solare. Perchè lo sono le tempeste geomagnetiche?

"Sappiamo di questi effetti stagionali da più di 100 anni, ma alcuni aspetti sono ancora da chiarire" dice Dennis Gallagher un fisico del Centro di Volo Spaziale di Marshall.

Le tempeste geomagnetiche avvengono quando raffiche di vento solare o grandi masse di materia vengono emesse dalla corona solare (CME) raggiungendo la sfera magnetica che circonda il nostro pianeta, destinata a difenderci dal vento solare e da ogni altra emissione proveniente dallo spazio. Questa è chiamata magnetosfera ed è per lo più composta da elettroni e protoni. Queste particelle sono intrappolate nelle linee di forza (dette bottiglie magnetiche) che hanno il compito di evitare che le particelle escano dall'influenza terrestre per perdersi nelle profendità dello spazio, come anche di evitare che esse discendano verso la superficie della Terra.

"Quando un CME colpisce la magnetosfera il punto che viene colpito perde alcune delle particelle intrappolate che sono soggette a piovere verso l'atmosfera causando i fenomeni aurorali", continua Tony Lui, uno scienziato della John Hopkins University.

"Le particelle che precipitano verso l'atmosfera seguono, per lo più, le linee del campo magnetico terrestre, verso le aree dei poli terrestri. Le regioni magnetiche intorno ai poli si espandono durante le tempeste magnetiche e talvolta divengono così vaste da permettere agli abitanti delle medie latitudini, di osservare le Aurore", continua Tony Lui.

Queste vaste tempeste sono usualmente "allevate" da quello che gli scienziati chiamano "BZ" (ovvero Bi su Zi), in altre parole, la componente del Campo Magnetico Interplanetario (IMF) che giace lungo l'asse magnetico terrestre. Nella Magnetopausa, la parte del nostro pianeta preposta a difenderci dal Vento Solare, il campo magnetico terrestre punta verso nord. Se IMF si inclina verso Sud e Bz diventa grande e negativo, può in parte cancellare il campo magnetico terrestre nel punto di contatto.

"In quel momento i due campi (della Terra e IMF) si connettono" dice Chris Russell, professore di Geofisica e Fisica dello Spazio presso UCLA. "Possiamo seguire una linea del campo magnetico, dalla Terra fino all'interno del Vento Solare".
Quando Bz è inclinato verso Sud apre una sorta di porta attraverso la quale l'energia del Vento Solare può raggiungere l'interno della Magnetosfera terrestre.

Nei primi anni '70 Russell ed il Collega R.L. McPherron evidenziarono una connessione fra Bz ed il cambiamento delle stagioni sulla Terra. La dimensione media di Bz è maggiore ogni anno nella parte iniziale della Primavera ed in Autunno.

E' un risultato geometrico, dice Russell. Il campo magnetico interplanetario viene dal Sole, trasportato dal Vento Solare. A causa della rotazione del Sole (compie una rotazione su stesso ogni 27 giorni) IMF ha una forma a spirale (chiamata la Spirale di Parker, dal nome dello scienziato che per primo l'ha descritta). L'asse del dipolo magnetico terrestre è maggiormente allineata con la spirale di Parker nei mesi di Aprile e Ottobre. Ne risulta che le escursioni verso Sud (e Nord) di Bz, sono più grandi in quei periodi.

"Abbiamo imparato negli ultimi 28 anni che la componente Nord-Sud di IMF controlla il flusso di energia del Vento Solare nella magnetosfera" continua Russell. Nei campi verso Nord hanno un piccolo effetto, aggiunge, ma verso Sud Bz può provocare una sostanziale attività geomagnetica.

Verso il 21 ed il 22 Ottobre abbiamo avuto un buon esempio. La grande tempesta magnetica di quei giorni è stata preceduta da 24 ore di Bz per lo più orientato verso Sud. IMF si manteneva inclinato verso Sud dopo che un CME aveva raggiunto la magnetosfera terrestre il 21. Ne conseguiva la visualizzazione di una delle maggiori Aurore dell'attuale ciclo solare.

L'influenza di Bz nell'attività geomagnetica non si può negare, ma i ricercatori pensano che non possa essere la sola componente. Per esempio l'asse di rotazione del Sole è inclinato di 7° rispetto al piano dell'orbita terrestre. Siccome il Vento Solare soffia più rapidamente dai poli che non dall'equatore, la velocità media con cui le particelle giungono nella nostra magnetosfera, varia ogni sei mesi. La velocità del Vento Solare è più alta, circa 50km/sec, in media verso il 5 settembre ed il 5 di marzo, quando la Terra raggiunge la sua più alta latitudine eliosferica.

In un recente numero della Geophysical Research Letter (28,2353-2356, 15 Giugno) Lyatsky ed altri Colleghi hanno presentato un lavoro da cui si evince che nè Bz nè il Vento Solare possono completamente spiegare il comportamento stagionale delle tempeste magnetiche. In accordo con i loro studi, questi fattori contribuiscono, nel loro insieme, solo per circa 1/3 sulle variazioni rilevate ogni sei mesi.

Quanto rimane è un enigma che i ricercatori stanno cercando di risolvere. "Si tratta di un'area di ricerca attiva" dice Lui. "Non abbiamo ancora tutte le risposte, perchè si tratta di un problema davvero complicato".

Ma non abbastanza complicato da non esserne affascinati: notti scure, stelle brillanti, qualche meteora occasionale e la quasi promessa di una Luce del Nord.
Forse gli scienziati non hanno ancora capito perchè le aurore preferiscano l'autunno, ma è facile capire perchè è il preferito dagli appassionati...

 

L'articolo originale è apparso su SCIENCE@NASA