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0236. Che cosa sono le tempeste magnetiche?

espertomini

Ho sentito spesso parlare di tempeste magnetiche provenienti dal sole che, soprattutto negli ultimi anni, si sono abbattute dal sole sul nostro pianeta. Cosa sono le tempeste magnetiche? Come si generano? Cosa "abbattono" sulla terra ? Come si manifestano a noi ? Le vediamo come una aurora boreale oppure hanno ripercussioni solo a livello di trasmissioni terrestri o di strumenti? E ancora è possibile ricreare queste tempeste magnetiche "in provetta"? L'argomento mi affascina e vorrei conoscerlo fin nei minimi particolari. (Mirko) (2114)

Come si sviluppa il fenomeno delle aurore boreali? (Serena Picchioli) (2014)


sem_esperto_verdeQuando sul Sole si verificano fenomeni di attività improvvisa e violenta, come i brillamenti, vengono emesse grandi quantità di raggi X che disturbano la ionosfera (quella parte dell'alta atmosfera dove ioni ed elettroni icona_glossario sono presenti in quantità sufficiente da modificare la propagazione delle onde radio ad alta frequenza che la attraversano) aumentando di molto il numero di atomi ionizzati e di particelle ad alta energia che viaggiano velocemente nello spazio verso la Terra. Questa corrente di particelle viene frenata e deviata dal campo terrestre, che a sua volta ne viene disturbato e distorto. Quando avvengono queste esplosioni ("tempeste magnetiche") la magnetosfera terrestre (la regione attorno alla Terra pervasa dall’azione del suo campo magnetico) subisce un forte contraccolpo che può causare black out temporanei nelle reti elettriche o nei sistemi satellitari di comunicazioni.

Inoltre, alle tempeste magnetiche è associato lo spettacolare fenomeno delle aurore polari (boreali e australi, figura 1).

ScienzaPerTutti_aurore_polari

Quest'ultime sono causate dal fatto che elettroni icona_glossario e protoni icona_glossario del “vento solare” (il flusso di particelle che, a causa dell’altissima temperatura dovuta ai processi di fusione icona_glossario all’interno del Sole, sfuggono alla sua attrazione gravitazionale) immessi nella magnetosfera durante un brillamento solare sono incanalati dalle linee di forza e, in vicinanza dei poli magnetici, urtano gli strati superiori dell'atmosfera provocando l'emissione di luce da parte degli atomi alle frequenze loro caratteristiche. I brillamenti solari (figura 2) possono essere considerati le più colossali esplosioni che si possono ammirare nell’intero sistema solare.

ScienzaPerTutti_brillamento_solareUn brillamento è causato da una immane quantità di energia magnetica, generata nell’atmosfera solare, improvvisamente rilasciata verso lo spazio aperto. La radiazione emessa abbraccia tutto lo spettro elettromagnetico icona_glossario , dalle onde radio ai raggi X e gamma.

E’ erroneo credere che le tempeste magnetiche, e quindi i brillamenti solari, siano aumentati negli ultimi anni. La frequenza dei brillamenti, infatti, coincide con il ciclo undecennale del Sole il quale è conseguenza del peculiare comportamento del campo magnetico solare.

Il campo magnetico solare è estremamente debole. Caratteristica importante di questo campo è che il suo asse non è fisso. Esso, infatti, migra dai poli verso l'equatore, procedendo poi verso i poli, ma con un'orientazione opposta a quella iniziale, e di nuovo verso l'equatore fino ad assumere la posizione iniziale. La rotazione completa dell'asse magnetico avviene con un periodo di circa 22 anni e la manifestazione più apparente di questa variabilità è nel numero di macchie solari visibili sulla fotosfera icona_glossario . Le macchie (figura 3) sono probabilmente generate da intensi flussi magnetici che fuoriescono dalla superficie solare una volta che, a causa della rotazione differenziale, i flussi magnetici si raggomitolano gli uni sugli altri.

ScienzaPerTutti_macchie_solaritif

Il numero delle macchie aumenta quando l'asse magnetico è orientato nella direzione dei poli, mentre diminuisce quando questo è orientato lungo l'equatore. Dall'alternarsi di periodi di massima e minima attività solare è stato definito un periodo, detto ciclo solare, appunto di 11 anni. Quando il numero delle macchie è elevato, l'intensità dei campi magnetici è assai forte e aumenta di conseguenza anche la frequenza dei brillamenti. Quando le zone attive sono poche e piccole, vengono rilevati pochi brillamenti di scarsa rilevanza. L’argomento delle tempeste magnetiche, e più in generale dell’influenza del Sole sulla magnetosfera terrestre, è molto vasto e complesso e c’è una vastissima letteratura in proposito, che invito a consultare. Per concludere, da questa breve risposta, il nostro web-nauta potrà facilmente immaginare che riprodurre una tempesta magnetica in provetta è impresa assai ardua!

Roberta Sparvoli – Fisico


 

 
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