Una spiegazione per i breakup aurorali

Immagini tratte dalla simulazione al computer: ovale aurorale prima (sx) e dopo (dx) il verificarsi di una rottura (breakup) aurorale. Crediti: Kyoto University

L’aurora boreale (come l’equivalente australe alle opposte latitudini) è frutto dall’interazione tra le particelle cariche generate dal vento solare e i campi magnetici terrestri. Le particelle, penetrando nella magnetosfera, provocano delle cosiddette sottotempeste (substorm), che regolano il complesso gioco di luci dell’aurora boreale, illuminando con bagliori improvvisi l’altrimenti tenue spettacolo multicolore.

Queste improvvise esplosioni di luminosità vengono chiamate dagli scienziati rotture aurorali (auroral breakup), e sulla loro origine c’è ancora molta discussione. Ora uno studio giapponese, pubblicato sul Journal of Geophysical Research, mediante simulazioni al calcolatore sembra avere trovato una spiegazione complessiva al fenomeno.

Il piccolo team di ricerca ha rivelato che particelle calde cariche (il plasma) si ammassano nello spazio vicino alla Terra, appena sopra l’atmosfera della regione polare, quando linee di campo magnetico terrestre si riconnettono nello spazio, accelerando le particelle di plasma. Questo innesca la rotazione del plasma, che istantaneamente genera una corrente elettrica subito sopra le regioni polari. La scarica di elettricità in eccesso dà quindi luogo a quelli che gli scienziati chiamano surge, sprazzi di intensa luminosità che caratterizzano le sottotempeste.

«Questo meccanismo non assomiglia a quello che noi fisici spaziali fisici ci aspettavamo», ha detto Yusuke Ebihara dell’Università di Kyoto, che ha basato il suo studio su un software di simulazione al supercomputer sviluppato da Takashi Tanaka, professore emerito alla Università di Kyushu.

Nel 1970, gli scienziati avevano scoperto che quando il vento solare si avvicina alla Terra percorrendo le linee di forza del campo magnetico terrestre, si innesca un cambiamento nelle linee, prima sul lato diurno e, in seguito, sul lato notturno. Questa informazione da sola non riusciva però a spiegare come avvenissero le rotture boreali.

«Teorie precedenti hanno cercato di spiegare i singoli meccanismi coinvolti nel fenomeno, come la riconnessione delle linee del campo magnetico e la deviazioni delle correnti elettriche, ma permanevano delle contraddizioni quando si cercava di metterli assieme», ha aggiunto Ebihara. «Quello di cui avevamo bisogno era la possibilità di osservare tutto il quadro nel suo insieme». Nel nuovo studio, il potente software di simulazione ha permesso di analizzare in dettaglio come il processo si espanda in seguito a una riconnessione (in sostanza, una rottura e un successivo riaggiustamento) a grande scala del campo magnetico.

Secondo i ricercatori, il loro lavoro è potenzialmente utile per alleviare i problemi connessi alle rotture aurorali di intensità tale da poter disturbare seriamente satelliti e reti elettriche.

Referenze:

• Y. Ebihara, T. Tanaka. Substorm simulation: Formation of westward traveling surge. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2015; DOI: 10.1002/2015JA021697

Fonte: Media INAF | Scritto da Stefano Parisini