Aurora boreale: uno studio dimostra la sua origine misteriosa

L’aurora boreale è generalmente descritta come un meraviglioso spettacolo di luci colorate che avviene sulla Terra. Questo è un fenomeno che avviene esclusivamente nelle latitudini più elevate del pianeta. L’aurora boreale per gli scienziati è un evento che da molti secoli suscita in loro moltissimo stupore. Il mistero che circonda ciò che riesce a creare l’aurora boreale è stato ipotizzato, ma fin’ora mai dimostrato.

Un gruppo di fisici, presso l’Università dell’Iowa, secondo uno studio appena pubblicato, è riuscito finalmente a dimostrare che le aurore più brillanti vengono create da potenti onde elettromagnetiche. Queste avvengono durante le tempeste geomagnetiche.

Aurora boreale: lo studio

La ricerca è riuscita a mettere in luce che questi fenomeni, noti anche come onde di Alfven, riescono ad accelerare gli elettroni verso la Terra. In questo modo le particelle riescono a produrre lo spettacolo di luci che conosciamo come l’aurora boreale.

Greg Howes, professore associato del Dipartimento di Fisica e Astronomia, presso l’Università dell’Iowa e coautore dello studio, ha spiegato che: “Le misurazioni hanno rivelato che questa piccola popolazione di elettroni subisce un’accelerazione risonante dal campo elettrico dell’onda di Alfven, quasi come un surfista che cattura un’onda e viene continuamente accelerato mentre si muove con essa”.

L’ipotesi che gli elettroni riescano a navigare sul campo elettrico è una teoria introdotta per la prima volta nel 1946 dal fisico russo Lev Landau. La teoria, che fu denominata smorzamento di Landau, grazie al nuovo studio è stata finalmente dimostrata.

Ricreare l’aurora boreale

Gli scienziati per molti decenni hanno compreso in quale modo viene creata l’aurora. Ma adesso, grazie al nuovo studio, sono in grado anche di simularla, per la prima volta, in un laboratorio presso il Large Plasma Device (LPD), nel Basic Plasma Science Facility dell’UCLA.

I ricercatori hanno ricreato il campo magnetico terrestre, in una camera lunga 20 metri, utilizzando delle potenti bobine di campo magnetico sull‘LPD dell’UCLA. Gli scienziati, all’interno della camera, sono riusciti a generare un plasma molto simile a quello presente nello spazio vicino alla Terra.

Greg Howes, ha spiegato che: “Utilizzando un’antenna appositamente progettata, abbiamo lanciato le onde Alfven lungo la macchina, esattamente come scuotere rapidamente un tubo da giardino su e giù e osservare l’onda che viaggia lungo il tubo. Uno strumento a poi misurato il modo in cui gli elettroni stavano guadagnando l’energia dall’onda”.

Nonostante, l’esperimento non abbia in realtà ricreato il luccichio colorato che vediamo nel cielo, comunque le misurazioni in laboratorio concordavano perfettamente con le previsioni ottenute da simulazioni al computer e dai calcoli matematici.

In questo modo è stato possibile dimostrare che gli elettroni, che navigano sulle onde di Alfvén. possono accelerare gli elettroni che producono l’aurora. Questi riescono ad arrivare ad una velocità di 45 milioni di mph.

Alcune dichiarazioni

Craig Kletzing, coautore dello studio, ha affermato che: “Questi esperimenti ci consentono di effettuare delle misurazioni chiave. Queste mostrano che le stime dello spazio e la teoria spiegano, in maniera effettiva, in quale modo le aurore vengono create”.

Patrick Koehn, scienziato della divisione di eliofisica della NASA, ha dichiarato che: “Ero tremendamente eccitato! È una cosa molto rara poter vedere un esperimento di laboratorio che convalida una teoria, o un modello, riguardante l’ambiente spaziale. Lo spazio è semplicemente troppo grande per essere simulato facilmente in laboratorio”.

Patrick Koehn, ritiene che essere in grado di comprendere il meccanismo di accelerazione degli elettroni, che causano l’aurora, potrà essere molto utile per i futuri studi.

Patrick Koehn, inoltre ha affermato che: “Lo studio ci aiuta a capire meglio la meteorologia spaziale. Il meccanismo di accelerazione degli elettroni verificato da questo progetto avviene in molte altre parti del sistema solare, quindi troverà molte applicazioni nella fisica spaziale. Sarà utile anche nelle previsioni meteorologiche spaziali, qualcosa a cui la NASA è molto interessata”.

Conclusioni

Adesso che la teoria su come viene creata l’aurora è stata dimostrata, c’è ancora molta strada da fare per riuscire a prevedere quanto ogni tempesta sarà potente.

Greg Howes, ha affermato che: “Prevedere quanto sarà forte una particolare tempesta geomagnetica, sulla base delle osservazioni del Sole e delle misurazioni dei veicoli spaziali tra la Terra e il Sole, attualmente è una sfida irrisolta”.

Greg Howes, conclude spiegando che: “Abbiamo misurato che il collegamento degli elettroni, che navigano sulle onde di Alfven, avviene a circa 10.000 miglia sopra la superficie terrestre. Adesso bisognerà imparare a prevedere la forza delle onde di Alfven, attraverso l’utilizzo delle osservazioni dei veicoli spaziali”.

Fonte:

https://edition.cnn.com/2021/06/07/weather/aurora-borealis-creation-mystery-solved-scn/index.html

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