Una tempesta geomagnetica è un disturbo della magnetosfera terrestre, di carattere temporaneo, causato dall’attività solare.
Houston, abbiamo un problema! Perché prima di entrare nel dettaglio e di usare termini tecnici precisi, forse è meglio dare un inquadramento scientifico, semplice ma il più possibile preciso.
Il sole è un corpo celeste attivo e strutturalmente complesso. Della sua struttura, la parte più esterna, denominata corona solare, sarà l’attore principale; essendo estremamente calda (fino a 2 milioni di gradi Celsius), la materia in essa contenuta è sotto forma di plasma (un gas ionizzato, costituito da un insieme di elettroni, protoni e atomi rari di metalli pesanti parzialmente ionizzati). Quando, a causa della fisiologica attività di espansione della corona solare nello spazio, dalla gravità solare sfugge un flusso di queste particelle, si genera un vento solare che, muovendosi nello spazio, giunto in prossimità della terra, può interagire con il campo magnetico terrestre.
Ma cos’è il campo magnetico terrestre? E come si è formato? Il campo magnetico terrestre è uno scudo che si estende per svariate decine di migliaia di chilometri nello spazio, formando una zona chiamata magnetosfera, che blocca i raggi cosmici e tutte le particelle cariche (concentrandole in due fasce a 3 e 16 mila km di distanza: fasce di Van Allen) e protegge dal vento solare, deviandolo. Tante sono state le ipotesi per spiegare la sua formazione e, ad oggi, forse la più accreditata è quelle della teoria della dinamo ad autoeccitazione.
Teoria della dinamo ad autoeccitazione
Spiegazione: per generare un campo magnetico servono delle forze elettriche in movimento, e…sulla Terra dove le troviamo? Nelle sue viscere! Dove, a causa delle altissime temperature, le masse rocciose sono fluide e la componente metallica (ferro e nichel) presentano elettroni liberi fuoriusciti dai loro atomi. La rotazione terrestre e i moti convettivi ascensionali, generati dal calore proveniente dal nucleo interno, generano in questi elettroni un movimento, una corrente elettrica che, a sua volta, produce il campo magnetico terrestre. La teoria sopra descritta è un’estrema semplificazione che sta alla base della formazione del campo geomagnetico e, anche se attualmente è la più accreditata, ancora non è stata ufficialmente avallata.
Il campo magnetico terrestre però non è un guscio uniforme: assume la forma rappresentata in Figura 1.
In condizioni normali…
L’intensità del campo magnetico terrestre decresce nello spazio circostante in maniera proporzionale al cubo della distanza. Anche il vento solare è dotato di un suo campo magnetico che a circa 60.000-80.000 km dalla superficie terrestre ha la stessa intensità del campo geomagnetico che in questo modo riesce a bloccarlo e deviarlo (il limite, o il margine, più avanzato in cui il campo geomagnetico ha un suo effetto contro il vento solare viene chiamato magnetopausa).
Se invece viene colpito da una tempesta solare..
Se il campo magnetico del vento solare è molto più intenso della magnetosfera, la comprime, modificandone conformazione e simmetria. Il vento solare produce un effetto di “drag”, ovvero contiene la magnetosfera nella direzione del sole, mentre crea una sorta di lunga coda in direzione opposta.
Quando le linee di campo magnetico del vento solare si legano e fluiscono in quelle del campo magnetico terrestre, quest’ultime si ricollegano in modo diverso da quello originale, spesso con linee di campo dirette in verso opposto (effetto di riconnessione).
Più forte sarà il vento solare maggiore sarà la deformazione delle linee di campo terrestri, interessando quindi linee di campo che entrano in atmosfera a latitudini più basse; il che si traduce in uno spostamento verso meridione della latitudine sia dell’ovale aurorale (banda ellittica posta attorno ai poli magnetici terrestri che delimita il limite di visibilità in latitudine delle aurore polari) ma anche massimi disturbi elettromagnetici.
Quali disturbi può provocare una tempesta geomagnetica?
L’insieme degli elementi vulnerabili a una tempesta geomagnetica sono potenzialmente tutti gli strumenti elettronici e i sistemi di comunicazione moderni sono potenzialmente vulnerabili/influenzabili da una tempesta geomagnetica. I sistemi biologici (esseri viventi) invece non risentono particolarmente delle tempeste – anche se, alcuni comportamenti, per esempi le rotte migratorie degli uccelli, possono essere influenzati.
ll NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) ha introdotto 5 classi per classificare le tempeste geomagnetiche sulla base dei loro possibili effetti negativi: da G1 a G5. La scala di classificazione delle tempeste geomagnetiche spazia da minori effetti negativi su rete elettrica, sulle operazioni satellitari e animali migratori delle G1 ai diffusi problemi di controllo della tensione elettrica fino a collassi completi o blackout, danni ai trasformatori elettrici, degradazione dei pannelli solari dei veicoli spaziali, rientro prematuro dei satelliti che si trovano in orbita bassa, disturbi dei segnali radio inclusi quelli dei sistemi di navigazione satellitare…, delle G5.
L’evento di Carrington e attività geomagnetica recente
L’Evento di Carrington fu la più grande tempesta geomagnetica mai registrata. Avvenne il 1 settembre 1859 e deve il suo nome a Richard Carrington, un astronomo inglese che studiava le macchie solari.
Venerdì 26 agosto. Un grande gruppo di macchie apparve sul Sole a una longitudine di circa 55 gradi ovest; la prima espulsione di massa coronale (CME) avvenne in quel momento.
Domenica 28 agosto. La prima CME colpì la Terra di striscio; il suo campo magnetico era orientato verso nord. Mentre sulle Americhe calava la notte, le luci delle aurore invasero i cieli. I diari di bordo delle navi che si trovavano nei pressi dell’equatore descrivono luci cremisi che si innalzavano fino a metà della volta celeste.
In tutto il mondo, gli strumenti scientifici che registravano piccole variazioni del magnetismo terrestre balzarono di colpo fuori scala, e correnti elettriche si generarono nelle linee telegrafiche. A Baltimora gli operatori del telegrafo impiegarono 14 ore, dalle 22.00 alle 10.00 del giorno dopo, per trasmettere un notiziario di 400 parole.
Martedì 30 agosto terminarono le perturbazioni geomagnetiche causate dalla prima CME.
Giovedì 1 settembre. L’astronomo inglese Richard C. Carrington stava disegnando un gruppo di macchie solari davvero insolito, incuriosito dall’enorme estensione delle aree scure. Alle 11.18, osservò un intenso lampo di luce bianca che proveniva da gruppo di macchie. Lo spettacolo durò solo 5 minuti; 17 ore più tardi, gli osservatori magnetici di Greenwich e Kew rilevarono perturbazioni, seguite immediatamente dal caos geomagnetico. La seconda CME raggiunse la Terra propagandosi alla velocità di 2380 km/s, con il campo magnetico orientato verso sud; brillanti fenomeni aurorali apparirono fino a una latitudine di 23gradi nord. Nel continente americano la notte si trasformò in giorno fino alla latitudine di Panama. La luce cremisi e verde era abbastanza intensa da permettere di leggere il giornale a Londra in piena notte. I minatori delle Montagne Rocciose si alzarono e fecero colazione all’una di notte, pensando che fosse sorto il Sole in una giornata nuvolosa. Le linee telegrafiche di tutta Europa e Nord America divennero inutilizzabili fino alla fine della perturbazione.
Le cause determinanti dell’ evento di Carrington furono la riconnessione del campo magnetico (quando due linee di campo magnetico opposte tra loro si rompono e si riuniscono, rilasciando un’enorme quantità di energia) causato da ben due CME avvenute a distanza di poche ore.
L’evento di Carrington è stato classificato come tempesta geomagnetica di classe G5.
Monitoraggio
Oggi lo Space Weather Prediction Center della NOAA fornisce bollettini quotidiani a oltre 1000 aziende private ed enti statali.
Una delle tempeste geomagnetiche più forti degli ultimi anni è avvenuta molto recentemente: il 24 Marzo del 2023.
Segue un articolo liberamente tradotto (https://www.space.com/strongest-solar-storm-nearly-6-years-surprises-forecasters):
“Una delle tempeste solari più potenti degli ultimi sei anni, ma stranamente, i meteorologi spaziali non l’hanno vista arrivare.
La tempesta geomagnetica ha raggiunto il picco come G4 (sulla scala di 5 gradi utilizzata dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)). L’inaspettata ferocia della tempesta non solo ha reso le aurore visibili fino al New Mexico negli Stati Uniti, ma ha anche costretto la compagnia di voli spaziali Rocket Lab a ritardare il lancio di 90 minuti.
Il Servizio meteorologico spaziale nazionale della NOAA aveva originariamente annunciato un “allarme tempesta geomagnetica” il 22 marzo, che sarebbe dovuto entrare in vigore dal 23 al 25 marzo con possibili condizioni di tempesta G2 moderate previste per il 24 marzo. Quindi i meteorologi non sono stati del tutto colti di sorpresa, tuttavia non si aspettavano una tempesta di magnitudo G4.
È stato solo alle 00:41 EDT (05:41 in Italia) del 24 marzo che la NOAA ha aggiornato l’avviso a una grave tempesta G4, che la tempesta G3 attesa si è intensificata a G4 alle 00:04 EDT (05:04 in Italia).
La meteorografa spaziale statunitense Tamitha Skov ha spiegato a Space.com in una e-mail perché la comunità della meteorologia spaziale si è sbagliata così tanto con quest’ultima tempesta.
“Queste tempeste quasi invisibili (innescata da una “stealth” CME – in)si lanciano molto più lentamente rispetto alle CME eruttive e sono molto difficili da osservare mentre lasciano la superficie del sole senza un addestramento specializzato”, ha detto, aggiungendo che le CME invisibili possono anche essere “mimetizzate” da altre strutture più dense emanate dal Sole, il che le rende difficili da osservare.
“Questo è il motivo per cui sono la causa di” tempeste geomagnetiche problematiche “come la tempesta di livello G4 in cui ci troviamo ora.” Skov continuò.
Puoi saperne di più su queste tempeste solari furtive nell’ultimo video YouTube di Skov in cui descrive l’evento meteorologico spaziale in modo più dettagliato.”
https://www.youtube.com/watch?v=bG0zCbXukm4&t=82s
Il sole si sta avvicinando al suo picco di attività solare di 11 anni previsto nel 2025, possiamo aspettarci eventi meteorologici spaziali più estremi come questa potente tempesta geomagnetica nei prossimi mesi.
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