|
 Nei mesi
scorsi si è parlato molto di tempeste magnetiche e aurore
boreali. Astronomi e scienziati hanno tenuto sotto
osservazione l'evoluzione dell'attività solare, che ha
raggiunto il suo picco a fine ottobre: si temeva una tempesta
magnetica da record, che avrebbe potuto mettere a serio
rischio il funzionamento della maggior parte delle nostre
apparecchiature elettroniche (fra cui computer, sistemi
bancari, tv, telefoni cellulari). Vediamo com'è
andata.
Il fenomeno. Il 28 ottobre
scorso, in seguito ad una violenta esplosione sulla superficie del
Sole (in gergo "brillamento solare" o flare), la corona solare -
cioè uno degli strati esterni del Sole, costituito da gas a oltre
un milione di gradi - ha espulso un'enorme quantità di gas
surriscaldato (espulsione di massa coronale, o Cme, dall'inglese
Coronal Mass Ejection). Verso il nostro pianeta si è proiettata una
delle nubi di particelle elettrizzate più intensa (pare che fosse
grande tredici volte la Terra!) che gli scienziati abbiano mai
osservato da quando, circa 25-30 anni fa, è cominciata l'attività
di osservazione sistematica del Sole.
In condizioni normali, il flusso di
gas ionizzato trasportato dal vento solare genera un campo
magnetico che influenza costantemente quello terrestre,
confinandolo in una zona intorno al nostro pianeta a forma di
cometa (magnetosfera). Le particelle cariche, che riescono a
penetrare il campo geomagnetico, rimangono intrappolate in tale
cavità e si addensano in due grandi cinture, denominate "fasce di
Van Allen" dal nome dello scienziato che le scoprì nel 1958. In
esse le cariche si muovono a spirale, oscillando avanti e indietro
tra i poli magnetici della Terra. Questo fenomeno è dovuto al fatto
che il campo magnetico terrestre non è uniforme, ma è intenso ad
entrambe le estremità e debole al centro (tale configurazione di
campo è nota come "bottiglia magnetica").
Quando accade, però, che l'onda
d'urto del materiale espulso dal Sole è molto forte, come nel caso
di una Cme, e in direzione della Terra, il campo terrestre subisce
pesanti turbamenti e distorsioni: si verifica, allora, la
cosiddetta "tempesta magnetica", o geomagnetica. Così è stato per
il flare di ottobre, provocato da una spaventosa macchia solare
(una zona di intensa turbolenza superficiale), che ha sparato nel
nostro sistema qualcosa come 10 miliardi di tonnellate di
particelle a una velocità calcolata di circa 2.145 chilometri al
secondo (7,5 milioni di km/h): una velocità altissima, se si pensa
che quella "normale", in questi eventi, è di circa 400 chilometri
al secondo.
In ordine di violenza, questa
fiammata solare è stata la terza osservata negli ultimi anni: la
più forte avvenne nel 1989 (nello stesso anno un'altra, di minore
intensità, classificata come X15, fece saltare la rete elettrica in
tutta la regione del Quebec, in Canada), a cui seguì quella del
2001 (di potenza X20), che però non colpì la Terra. Andando più
indietro nel tempo, nel settembre 1859 si ebbe quella che gli
esperti definiscono la "tempesta magnetica perfetta", una
superstorm: una forte Cme provocò una nube di spaventosa velocità
diretta verso la Terra e con un campo magnetico di direzione
opposta a quella del campo terrestre: in questo caso, infatti, per
le proprietà del magnetismo (vedi box), la nube viene attratta dal
campo magnetico terrestre che subisce una violenta perturbazione.
Per ore le linee telegrafiche andarono in corto circuito sia in
Europa che negli Stati Uniti.
Le conseguenze. Nella
pratica, non si possono conoscere le caratteristiche del campo
magnetico della nube espulsa dal Sole - in particolare conta la sua
direzione - fino a poco tempo prima che giunga sulla Terra; è
impossibile quindi calcolare a priori la forza del turbamento
geomagnetico che potrebbe causare. Per questo, soprattutto per
fenomeni di grande dimensione come quello dello scorso ottobre, ci
si prepara sempre al peggio.
Si temono, infatti, conseguenze
devastanti per i sistemi di telecomunicazione e di navigazione area
e marittima, per i satelliti artificiali, le reti elettriche, il
controllo di oleodotti e gasdotti. Le particelle elettricamente
cariche che sfuggono allo scudo del campo magnetico terrestre
raggiungono gli strati atmosferici alle alte latitudini, producendo
delle correnti elettriche che possono mandare in corto circuito gli
apparati elettronici e causare sbalzi di pressione sulle linee
della trasmissione elettrica; inoltre, la deformazione del campo
magnetico terrestre potrebbe essere tale da fare impazzire le
bussole e con esse tutti i sistemi di orientamento legati al
magnetismo (in tal senso, vengono modificati anche alcuni piani di
volo a rischio).
Ma, ancora prima che ciò avvenga, vi
sono altri effetti rilevanti che coinvolgono tutto il pianeta. Un
flare solare, infatti, è accompagnato da un'intensa emissione di
raggi X che, essendo una forma di luce (tra l'altro molto
energetica), impiegano solo poco più di 8 minuti per arrivare sulla
Terra. Essi colpiscono gli strati superiori dell'atmosfera e
ionizzano una certa quantità di gas, producendo delle deformazioni
di quello strato atmosferico, la ionosfera, responsabile delle
trasmissioni radio.
 All'atto pratico,
ciò si traduce in interferenze durante le trasmissioni o, nei
casi peggiori, nella perdita dei contatti radio. Nello spazio,
dove non c'è la protezione naturale dell'atmosfera, la
situazione è ancora peggiore. Così, per precauzione, nel corso
dell'ultima tempesta magnetica alcune compagnie, durante i
picchi più alti dell'impatto elettromagnetico, hanno messo i
propri satelliti "a dormire", in una sorta di letargo
controllato.
Un altro importante aspetto riguarda
i seri danni alla salute derivanti dall'esposizione a particelle di
energia tanto elevata: Nasa (National Aeronautics and Space
Administration) ed Esa (European Space Agency), i maggiori enti
aerospaziali americano ed europeo, raccomandano agli astronauti in
missione di evitare assolutamente "passeggiate" nello spazio
durante tali eventi.
Come per loro, l'allarme riguarda
anche i passeggeri dei voli di alta quota. Infatti, oltre a
potenziali malfunzionamenti degli apparati di bordo, durante
un'attività solare turbolenta, alle grandi altitudini lo strato di
atmosfera è molto più sottile che al suolo e, quando le radiazioni
raggiungono un picco assai più intenso del normale, se ne può
assorbire una quantità elevata anche nel caso di rotte brevi. In
Italia e in America sono in corso studi per accertare le loro
possibili conseguenze a lungo termine per chi viaggia spesso in
aereo oltre che per l'equipaggio che lo fa per professione.
Risvolti spettacolari. Alla
fine, a dispetto di tutti questi comprensibili allarmismi, la
tempesta magnetica del 29 ottobre, sebbene fosse stata classificata
come G5 (la più violenta della categoria), non ha provocato
eccessivi danni. Infatti, «il campo magnetico della nube carica
puntava verso nord, come l'ago di una bussola sulla Terra. Se fosse
stato rivolto al sud, gli effetti sarebbero stati più violenti e
duraturi», hanno dichiarato gli esperti di settore. Si sono
riscontrati solo forti disturbi nelle comunicazioni radio ad onda
corta (Hf), ma senza conseguenze rilevanti, e un satellite
giapponese è andato temporaneamente in tilt. A parte ciò, la
tempesta ha avuto un risvolto davvero spettacolare, traducendosi in
un'aurora boreale percepibile fino all'Europa meridionale (simile a
quelle visibili nel Circolo Polare Artico).
Lo stesso è accaduto anche
nell'emisfero sud: le aurore polari si manifestano sempre
contemporaneamente nei due emisferi e si chiamano boreali e
australi a seconda che ci si riferisca all'emisfero nord o sud. I
poli, infatti, attirano verso di sé le particelle cariche che,
interagendo con i gas rarefatti e ionizzati della ionosfera (in
particolare con l'azoto e l'ossigeno), li eccitano, provocando
emissioni di luce alle loro frequenze caratteristiche (con colori
dal verde al blu, bianco e rosso). Queste radiazioni assumono le
forme più variegate (bagliori, raggi, drappeggi, macchie diffuse) e
un comportamento che può essere calmo, pulsante, o
fiammeggiante.
Tutti i fenomeni descritti finora
sono strettamente connessi all'attività della nostra stella vicina
e alla sua interazione con il campo magnetico terrestre. Vediamo
ora di capire insieme come è fatto questo campo.
Il campo magnetico terrestre.
Il valore del campo magnetico terrestre in un determinato punto
della superficie del nostro pianeta è il risultato della
sovrapposizione di contributi aventi origine diversa,
corrispondenti ciascuno ad un diverso campo. L'analisi condotta con
opportuni metodi matematici, introdotti da Carl Friedrich Gauss, ha
consentito di stabilire che il campo magnetico terrestre è per la
quasi totalità (99%) generato nel nucleo fluido della Terra, ricco
di ferro (il cosiddetto "campo principale").
Il restante valore, detto "campo
residuo", è dovuto al contributo di altre cause: il "campo
crostale", generato dalle rocce magnetizzate della crosta
terrestre; il "campo esterno", dovuto agli sciami di particelle
cariche provenienti dallo spazio, in particolar modo dal Sole; il
"campo d'induzione elettromagnetica", causato da correnti indotte
nella crosta e nel mantello dal campo esterno variabile nel
tempo.
Un modello globale del campo
geomagnetico comunemente usato, l'Igrf (acronimo inglese di
International Geomagnetic Reference Field), prende in esame solo il
valore del campo principale dovuto a cause interne. Secondo tale
modello, il campo magnetico terrestre può essere visto, per
semplicità, come se al centro della Terra fosse presente una
potentissima barra magnetica - definita in gergo tecnico dipolo
magnetico - inclinata di 11°30' rispetto all'asse terrestre (tale
rappresentazione riesce a spiegare il 95% del campo interno).
I punti in cui il diametro terrestre
lungo la direzione del dipolo incontra la superficie terrestre sono
detti poli geomagnetici: asse geomagnetico è tale diametro
terrestre, ed equatore geomagnetico è il cerchio massimo
perpendicolare a questo asse, con centro in quello del dipolo. Il
polo situato nell'emisfero settentrionale, indicato
convenzionalmente con B (boreale), ha polarità negativa, mentre
l'altro, indicato con A (australe), risulta positivo. L'effetto
dovuto al campo magnetico residuo fa sì che i reali poli magnetici
- quelli indicati dal polo N dell'ago della bussola (situato
nell'Arcipelago Artico canadese) e quello S (a largo delle coste
dell'Antartide) - non coincidano con quelli geomagnetici.
Grazie allo studio del campo
magnetico terrestre in diversi luoghi della Terra e a varie
profondità, è stato possibile risalire ad una serie di informazioni
molto importanti, che hanno fatto luce su alcuni fenomeni di grande
interesse, quali per esempio la deriva dei continenti e
l'inversione del campo magnetico terrestre nel corso di milioni di
anni.
Quello descritto è un modello
matematico molto "semplice": in realtà, l'andamento del campo è
irregolare nello spazio (l'equatore ed i meridiani magnetici
risultano linee contorte) e subisce delle oscillazioni nel tempo,
variabili da luogo a luogo. In particolare, le variazioni temporali
possono essere di breve periodo (poche ore o qualche anno),
riconducibili a cause di origine esterna (fattori cosmici e
solari), e di lungo periodo (o secolari), dovute alle sorgenti
interne alla Terra. Fra le oscillazioni di breve periodo,
ricordiamo le tempeste magnetiche, che, come detto, sono
perturbazioni irregolari collegate ad attività solari
particolarmente intense. |
