Quando il Sole buca il campo magnetico

Non manca molto a Midsommar, la festa di mezza estate che formalmente ricorda San Giovanni Battista, e che in realtà affonda le radici nella festa pagana del solstizio d’estate. Forse la ricorrenza più sentita dalle popolazioni del nord di Svezia, Finlandia, Norvegia: per respingere le tenebre della lunga notte artica ogni paese, contrada, giardino accende il suo falò sulla riva di uno dei mille laghi che punteggiano la pianura, in cima ai pennoni si issano i vessilli di festa decorati con foglie e fiori, si apre la danza di uomini e donne, vecchi e bambini, per tutta la notte.

Per chi abita nel circolo polare artico il sole è protagonista, amato, atteso. E proprio dai ricercatori dell’Istituto svedese di fisica spaziale (Institutet för rymdfysik, IRF) di Uppsala arriva una nuova scoperta riguardo la nostra stella: il vento di particelle cariche che soffia dal Sole verso la Terra, e gli altri pianeti del nostro sistema stellare, avendo capacità propria di portare fuori parte del campo magnetico solare, sarebbe in grado di attraversare il campo magnetico terrestre.

Gli scienziati svedesi si sono fatti un’idea di come questo possa aver luogo e in che modo: quando due zone di gas elettricamente carichi (plasma) e campi magnetici di diverso orientamento si scontrano, le strutture dei campi possono risultare compromesse, spezzandosi e ricollegandosi in una nuova conformazione che ne modifica la topografia di partenza. L’azione fra i due campi magnetici può alimentare un’eruzione sulla superficie della stella o cambiare l’energia con cui soffia il vento solare dando origine ad aurore polari, uno spettacolo di colori che incanta la notte artica e che certo gli svedesi conoscono bene.

I dati raccolti dai quattro satelliti dell’Agenzia Spaziale Europea nel corso della missione Cluster potrebbero aiutarci a risolvere il mistero delle forti interazioni fra vento solare e campo magnetico terrestre. Crediti: ESA.

Quando si verifica una collisione fra due regioni di plasma che hanno pari densità, temperatura e forza del campo magnetico – ma orientamento diverso – si ha una immediata riconnessione simmetrica. È tuttavia più frequentemente che questo tipo di collisioni abbia luogo fra regioni di plasma con caratteristiche molto diverse fra loro, cosa che succede regolarmente quando il vento solare incontra lo spazio intorno alla Terra. Daniel Graham dell’IRF è primo autore di uno studio che spiega dettagliatamente questa forma di riconnessione asimmetrica fra campi magnetici (vai all’articolo pubblicato in Physical Review Letters).

Graham e colleghi si sono serviti dei dati forniti dai quattro satelliti dell’Agenzia Spaziale Europea nella missione Cluster, una costellazione di satelliti che studia lo scudo che devia il vento solare (la magnetosfera che avvolge la Terra). Cluster misura in modo tridimensionale le interazioni tra il campo magnetico terrestre e il vento solare, registrando variazioni e interazioni degli oggetti stellari vicini alla Terra inclusi i fenomeni come le aurore polari o le scariche elettriche.

“Con due satelliti a poche decine di chilometri di distanza l’uno dall’altro possiamo fare misurazioni molto dettagliate della regione in cui vento solare incontra il campo magnetico terrestre e capire cosa succeda al plasma ad altezze di 60.000km sulla superficie terrestre”, spiega Graham.

Il surriscaldamento degli elettroni paralleli al campo magnetico in combinazione con la riconnessione dei campi è di particolare interesse. “È un pezzo chiave per ricomporre il puzzle del fenomeno di riconnessione magnetica, le particelle cariche vengono accelerate mentre particelle da diverse regioni possono mescolarsi tra di loro”, prosegue Graham. E la misura dettagliata del campo magnetico terrestre potrebbe tornare utile anche per capire la fisica dei reattori a fusione sulla Terra, o in regioni lontane nello spazio che non attualmente non possiamo raggiungere con i satelliti.

Fonte: Media INAF | Scritto da Davide Coero Borga