Registrata per la prima volta la canzone magnetica della Terra

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In questa immagine, la Terra è il punto a sinistra dell’immagine e il grande arco che la circonda è l’onda d’urto di prua del nostro pianeta. Il modello vorticoso a destra invece è la regione chiamata foreshock. Qui il vento solare si rompe in onde mentre incontra particelle riflesse dall’onda d’urto stessa. L’immagine è stata creata usando il modello Vlasiator, una simulazione al computer sviluppata all’Università di Helsinki per studiare l’interazione magnetica della Terra con il vento solare. (Immagine: squadra Vlasiator, Università di Helsinki)

I dati della missione Cluster dell’ESA hanno fornito una registrazione della misteriosa “canzone” che la Terra emette quando viene colpita da una tempesta solare. La canzone infatti proviene da onde che si generano nel campo magnetico terrestre dalla collisione della tempesta. La tempesta stessa invece è l’eruzione di particelle cariche elettricamente dall’atmosfera del Sole.

Un team guidato da Lucile Turc, ex ricercatore dell’ESA all’Università di Helsinki, in Finlandia, ha fatto tale scoperta dopo aver analizzato i dati dell’Archivio Scientifico Cluster. Questo permette l’accesso a tutti i dati ottenuti durante la missione in corso del Cluster per quasi due decenni.

Cluster è costituito nello specifico da quattro veicoli spaziali che orbitano attorno alla Terra in formazione. Studia l’ambiente magnetico del nostro pianeta e la sua interazione con il vento solare – un flusso costante di particelle rilasciate dal Sole nel Sistema Solare.

Come parte della sua orbita, la navicella spaziale Cluster vola ripetutamente attraverso il foreshock. Questa è la prima regione che le particelle incontrano quando una tempesta solare colpisce il nostro pianeta. Il team ha scoperto che nella prima parte della missione, dal 2001 al 2005, l’astronave ha attraversato sei di queste collisioni. In questo modo ha potuto registrare le onde che ne sono state generate.

La nuova analisi mostra che durante la collisione, il foreshock è spinto a rilasciare onde magnetiche che sono molto più complesse di quanto si pensasse. Lucile ha detto:

“Il nostro studio rivela che le tempeste solari modificano profondamente la regione del foreshock”.

Quando le frequenze di queste onde magnetiche si trasformano in segnali udibili, danno origine a una canzone inquietante. Potrebbe ricordare più gli effetti sonori di un film di fantascienza che un fenomeno naturale. In tempi tranquilli, quando nessuna tempesta solare colpisce la Terra, la canzone è più bassa in tono e meno complessa, con una sola frequenza che domina l’oscillazione.

Quando una tempesta solare colpisce, la canzone, ovvero la frequenza dell’onda è quasi raddoppiata e dipende dalla forza del campo magnetico nella tempesta. Lucile ha spiegato:

“È come se la tempesta stesse cambiando le frequenze del foreshock.”

Tuttavia, come se non bastasse, non solo cambia la frequenza dell’onda, ma diventa anche molto più complicata della singola frequenza presente in tempi di quiete. Una volta che la tempesta ha colpito il foreshock, l’onda si rompe infatti in una complessa rete di frequenze diverse e più alte.

Le simulazioni al computer dello scudo, eseguite utilizzando un modello chiamato Vlasiator, che è in fase di sviluppo presso l’Università di Helsinki, dimostrano l’intricato schema delle onde che appare durante le tempeste solari.

I cambiamenti nel foreshock hanno il potere di influenzare il modo in cui la tempesta solare viene propagata sulla superficie terrestre. Certo, è ancora una questione aperta il come funzioni esattamente questo processo. Tuttavia risulta chiaro che l’energia generata dalle onde nel foreshock non può sfuggire nello spazio. Infatti queste vengono spinte verso la Terra dalla tempesta solare in arrivo.

Prima che raggiungano la nostra atmosfera, tuttavia, le onde incontrano un’altra barriera, l’onda d’urto di prua. Questa è la regione magnetica dello spazio che rallenta le particelle del vento solare prima che si scontrino con il campo magnetico terrestre. La collisione delle onde magnetiche modifica il comportamento dell’onda d’urto di prua. Cambia teoricamente infatti il modo in cui elabora l’energia della tempesta solare in arrivo.

Dietro l’onda di prua, i campi magnetici della Terra iniziano a risuonare alla frequenza delle onde. Ciò contribuisce quindi alla trasmissione del disturbo magnetico fino al suolo. È un processo veloce, poiché l’onda generata sul foreshock impiega circa 10 minuti per raggiungere il suolo con la sua energia.

Lucile e colleghi stanno ora lavorando per capire esattamente come vengono generate queste onde complesse. Lucile ha aggiunto:

“Ci aspettavamo sempre un cambiamento di frequenza ma non del livello di complessità nell’onda”.

Le tempeste solari fanno parte del tempo spaziale. Mentre il vento solare soffia continuamente, rilasci esplosivi di energia vicino alla superficie del Sole generano turbolenze e raffiche che provocano tempeste solari. Comprendere lo spazio meteorologico è diventato sempre più importante per la società. Infatti le tempeste solari possono avere effetti dannosi sull’elettronica e sulla tecnologia, elementi sensibili sia sulla terra che nello spazio.

Ora è più importante che mai comprendere il modo in cui i disturbi meteorologici spaziali come le tempeste solari si propaghino attraverso il Sistema Solare e sulla Terra. L’imminente missione Solar Orbiter dell’ESA, prevista per il lancio nel febbraio 2020, contribuirà notevolmente a queste indagini.

Questo nuovo studio scientifico, basato sulla missione Cluster di lunga durata, fornisce un altro dettaglio rispetto a tale conoscenza. Tuttavia ricopre anche un ruolo più ampio nella nostra comprensione dell’Universo. I campi magnetici sono onnipresenti e quindi il tipo di complessa interazione osservata nel foreshock della Terra può avvenire in una varietà di ambienti cosmici, inclusi gli esopianeti in orbita vicino alla loro stella madre. Infatti essi sarebbero immersi in intensi campi magnetici.

Philippe Escoubet, scienziato del progetto ESA per Cluster, ha dichiarato:

“Questo è un eccellente esempio di come Cluster continua ad estendere la nostra conoscenza sulla connessione Sole-Terra, anche anni dopo che i dati originali sono stati ottenuti.

“I risultati ci portano più in profondità nei dettagli delle interazioni magnetiche fondamentali che avvengono in tutto l’Universo.”

Fornito da: Agenzia spaziale europea  [Nota: i materiali possono essere modificati per contenuto e lunghezza.]

Articolo in inglese: http://www.visiontimes.com/2019/11/28/earths-magnetic-song-recorded-for-the-first-time-during-a-solar-storm.html