L'AURORA BOREALE

Il 28 agosto 1859 vennero avvistate alcune aurore lungo una vasta area del territorio americano. Nei centri scientifici di tutto il mondo, la strumentazione subì forti e inspiegabili variazioni e correnti spurie si formarono nelle linee telegrafiche. Il giorno seguente, l'astronomo inglese Richard Christopher Carrington notò un gruppo di macchie solari di dimensioni insolitamente grandi, dal quale partiva un lampo di luce biancastra, che dopo qualche ora produsse una seconda ondata di aurore di grande intensità. Con la "Grande Aurora" del 1859, i modelli di spiegazione dei fenomeni di attività solare evolvettero rapidamente e le antiche ipotesi di lampi ad alta quota, o di luce riflessa da iceberg vennero sostituite da quelle più attinenti agli eventi solari e alla perturbazione.

È stimato che tempeste di tale intensità capitino ogni 500 anni. L'ultimo evento di un'intensità pari alla metà di quella del 1859 è accaduto nel 1960 provocando interruzioni radio in tutto il pianeta. Gli esperti ritengono che i costi di una eventuale supertempesta potrebbero essere paragonabili a quelli di un grande terremoto, nel caso dovessero mancare le opportune contromisure, come procrastinare alcune attività delicate svolte dai satelliti, spostare le rotte aeree, individuare in anticipo gli elementi vulnerabili delle reti. L'attività magnetica solare, e quindi anche la formazione di macchie solari, varia ciclicamente ogni undici anni. Nel mese di gennaio del 2008 è iniziato il nuovo ciclo quindi è lecito attendersi per i prossimi anni un incremento di attività. Negli ultimi undici anni, gli studiosi hanno rilevato circa 21 000 brillamenti e 13 000 nubi di plasma fuoriusciti dalla superficie solare.

L’aurora boreale è un fenomeno naturale meraviglioso tra i più spettacolari che si verifica di notte, solitamente tra la fine di agosto e aprile. Proprio come tanti altri fenomeni naturali, anche l’aurora boreale figura in diversi miti e leggende. Alcuni ritengono che l’aurora boreale non sia altro che il movimento degli spiriti nel cielo. Altri invece che sia il riflesso degli scudi delle Valchirie, le mitologiche guerriere. Un’altra leggenda narra invece che una volpe, sfiorando con la sua coda dei cumuli di neve, abbia creato delle scie luminose nel cielo.

Oggi gli scienziati hanno dimostrato che l’aurora boreale è il risultato dell’interazione tra i venti solari e gli strati superiori dell’atmosfera terrestre, che avviene a circa 100 km d’altitudine. Il campo magnetico terrestre indirizza la carica di elettroni dal Sole verso la magnetosfera al di sopra dei suoi due poli magnetici, il Polo Nord e il Polo Sud. È per questo che i luoghi migliori per osservare le aurore polari sono i circoli artici. Statisticamente l’orario migliore per assistere alle aurore è poco prima di mezzanotte.

L’aurora boreale si verifica anche in estate, ma il sole di mezzanotte e il cielo illuminato nei mesi estivi non ci consentono di vederla.

I colori più comuni che si possono osservare sono giallo, verde, rosso, azzurro e violetto.

L’aurora boreale nasce dall’interazione del vento solare con il campo elettromagnetico terrestre e può essere facilmente ammirata nell’estremo Nord o Sud del pianeta, poiché questa interazione è più forte ai Poli.

Non è facile prevedere un’aurora boreale. L’Istituto Meteorologico Finlandese (Ilmatieteen Laitos) studia continuamente tali fenomeni, cercando di preannunciare sempre più accuratamente quando questi accadano. Secondo le statistiche, nelle zone dell’estremo Nord della Finlandia, come Kilpisjärvi e Utsjoki, ogni quattro notti su cinque il cielo, quando sereno, è illuminato da aurore boreali. Nella zona di Helsinki, ciò succede circa una notte ogni venti. Previsioni in tempo reale sono possibili ma non ancora così affidabili.

Spesso l'aurora polare è visibile anche in zone meno vicine ai poli, come la Scozia, o molte zone della penisola scandinava. Le aurore sono più intense e frequenti durante periodi di intensa attività solare, periodi in cui il campo magnetico interplanetario può presentare notevoli variazioni in intensità e direzione, aumentando la possibilità di un accoppiamento (riconnessione magnetica) con il campo magnetico terrestre.

L'origine dell'aurora si trova a 149 milioni di km dalla Terra, cioè sul Sole. La comparsa di un grande gruppo di macchie solari è la prima avvisaglia di una attività espulsiva di massa coronale intensa. Le particelle energetiche emesse dal Sole viaggiano nello spazio formando il vento solare. Questo si muove attraverso lo spazio interplanetario (e quindi verso la Terra, che può raggiungere in 50 ore) con delle velocità tipicamente comprese tra i 400 e gli 800 km/s, trascinando con sé parte del campo magnetico solare (campo magnetico interplanetario). Il vento solare, interagendo con il campo magnetico terrestre detto anche magnetosfera, lo distorce creando una sorta di "bolla" magnetica, di forma simile ad una cometa.

La magnetosfera terrestre funziona come uno scudo, schermando la Terra dall'impatto diretto delle particelle cariche (plasma) che compongono il vento solare. In prima approssimazione queste particelle "scivolano" lungo il bordo esterno della magnetosfera (magnetopausa) e passano oltre la Terra. In realtà, a causa di un processo noto come riconnessione magnetica (il campo magnetico interplanetario punta in direzione opposta a quello terrestre), il plasma del vento solare può penetrare dentro la magnetosfera e, dopo complessi processi di accelerazione, interagire con la ionosfera terrestre, depositando immense quantità di protoni ed elettroni nell'alta atmosfera, e dando luogo, in tal modo, al fenomeno delle aurore. È da notare che le zone artiche, possedendo una protezione magnetica minore, risultano le più esposte a questo fenomeno e spesso, per qualche giorno dopo l'evento, l'ozono si riduce circa del cinque per cento.

Le aurore sono più intense quando sono in corso tempeste magnetiche causate da una forte attività delle macchie solari. La distribuzione dell'intensità delle aurore in altitudine mostra che si formano prevalentemente ad un'altitudine di 100 km sopra la superficie terrestre. Sono in genere visibili nelle regioni vicine ai poli, ma possono occasionalmente essere viste molto più a sud, fino a 40º di latitudine.

Le particelle che si muovono verso la Terra colpiscono l'atmosfera attorno ai poli formando una specie di anello, chiamato l'ovale aurorale. Questo anello è centrato sul polo magnetico (spostato di circa 11º rispetto dal polo geografico) ed ha un diametro di 3000 km nei periodi di quiete, per poi crescere quando la magnetosfera è disturbata. Gli ovali aurorali si trovano generalmente tra 60° e 70° di latitudine nord e sud.

I particolari colori di un'aurora dipendono da quali gas sono presenti nell'atmosfera, dal loro stato elettrico e dall'energia delle particelle che li colpiscono. L'ossigeno atomico è responsabile del colore verde (lunghezza d'onda 557,7 nm) e l'ossigeno molecolare per il rosso (630 nm). L'azoto causa il colore blu.

La forma di un'aurora polare è molto varia. Archi e brillanti raggi di luce iniziano a 100 km sopra la superficie terrestre e si estendono verso l'alto lungo il campo magnetico, per centinaia di chilometri. Gli archi possono essere molto sottili, anche solo 100 metri, pur estendendosi da orizzonte ad orizzonte. Possono essere quasi immobili e poi, come se una mano fosse passata su una lunga tenda, iniziare a muoversi e torcersi. Dopo la mezzanotte, l'aurora può prendere una forma a macchie e ognuna delle macchie spesso lampeggia più o meno ogni 10 secondi fino all'alba.

La maggior parte della luce visibile in un'aurora è di un giallo verdognolo, ma a volte i raggi possono diventare rossi in cima e lungo il bordo inferiore. In occasioni molto rare, la luce del sole può colpire la parte superiore dei raggi creando un debole colore blu. Ancora più raramente (una volta ogni 10 anni o più) l'aurora può essere rosso sangue da cima a fondo. Oltre a produrre luce, le particelle energetiche che formano l'aurora portano calore. Questo è dissipato come radiazione infrarossa o trasportato via dai forti venti dell'alta atmosfera.

Il Sole è una stella con alcune caratteristiche molto variabili, che cambiano con periodi che vanno da poche ore a centinaia d'anni. La direzione del campo magnetico interplanetario, e la velocità e la densità del vento solare, dipendono tutte dall'attività del Sole. Possono cambiare drasticamente in poco tempo e influenzare l'attività geomagnetica. Quando questa aumenta, il bordo meridionale dell'atmosfera boreale si muove verso sud. Anche le emissioni di materia della corona solare causano ovali aurorali più grandi. Se il campo magnetico interplanetario è rivolto in direzione opposta a quello terrestre il trasferimento di energia è più grande, e quindi le aurore sono più pronunciate.

I disturbi della magnetosfera terrestre sono chiamati tempeste geomagnetiche. Esse possono produrre cambiamenti improvvisi nella forma e nel moto dell'aurora, chiamati sottotempeste aurorali. Le fluttuazioni magnetiche di tutte queste tempeste possono causare disturbi alla rete di energia elettrica, a volte facendo guastare alcuni apparecchi e causando black out estesi. Possono anche influenzare il funzionamento delle radiocomunicazioni via satellite. Le tempeste magnetiche possono durare parecchie ore o anche giorni, e sottotempeste aurorali possono avvenire molte volte al giorno. Ogni sottotempesta genera centinaia di terajoule di energia, tanta quanta ne consumano gli interi Stati Uniti in dieci ore.

A volte, durante l'apparizione di un'aurora, si possono udire suoni che somigliano a sibili. Si tratta di suoni elettrofonici, un fenomeno che si può manifestare, sebbene molto più raramente, anche durante l'apparizione di bolidi. L'origine di questi suoni è ancora non chiara: si ritiene che essi siano dovuti a perturbazioni del campo magnetico terrestre locale, causate da un'aumentata ionizzazione dell'atmosfera sovrastante. Spesso l'ascolto di tali suoni è facilitato dalla presenza di oggetti metallici nelle immediate vicinanze del testimone.

Le aurore polari sono spesso accompagnate anche da emissioni radio nella banda VLF, note con il nome di aural chorus. Poiché le frequenze di questi segnali sono dell'ordine dei kHz, quindi sono frequenze audio, essi possono essere convertiti in audio mediante l'impiego di un apposito ricevitore. Il suono ottenuto assomiglia a un coro di uccelli, da cui il nome dato a questo tipo di emissioni.



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