Svelati i segreti delle Aurore Boreali: dopo 40 anni provata la teoria sulla loro origine

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In un nuovo studio, un team di fisici guidato dall'Università dell'Iowa ha riportato prove definitive che dimostrano come le aurore più brillanti siano prodotte da potenti onde elettromagnetiche durante le tempeste geomagnetiche.

Il fenomeno, noto come onde di Alfvén, è una particolare onda magnetoidrodinamica che accelera gli elettroni verso la Terra, facendo sì che le particelle producano il familiare spettacolo di luci atmosferiche.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, conclude una ricerca decennale per dimostrare sperimentalmente i meccanismi fisici che determinano l'accelerazione degli elettroni da parte delle onde Alvén in condizioni corrispondenti alla magnetosfera aurorale terrestre.

Il prof. Greg Howes, co-autore dello studio e docente presso il Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell'Iowa, ha affermato "Le misurazioni hanno rilevato che questa piccola popolazione di elettroni subisce un'accelerazione risonante dal campo elettrico dell'onda di Alfvén, simile ad un surfista che catturato da un'onda viene continuamente accelerato mentre si muove simultaneamente con essa".

Gli scienziati erano già a conoscenza delle basi del fenomeno, in cui le particelle energizzate emesse dal sole, come gli elettroni che viaggiano a 45 milioni di miglia l'ora, precipitando lungo le linee del campo magnetico terrestre, si scontrano con le molecole di ossigeno ed azoto, sparandole poi lungo l'atmosfera in uno stato di eccitazione (quando gli elettroni si trovano su un livello di energia superiore rispetto a quello occupato normalmente). Una volta rilassate, queste molecole emettono luce, producendo le colorate sfumature dell'aurora boreale.

Questa teoria è stata inoltre supportata da missioni spaziali che hanno spesso trovato le onde Alfvén attraversare il pianeta in prossimità delle aurore, presumibilmente accelerando gli elettroni lungo il percorso. Le limitazioni inerenti alle misurazioni dei veicoli spaziali e dei razzi avevano però sempre impedito un test definitivo per avvalorare tali ipotesi.

I fisici sono quindi stati in grado di trovare prove di conferma in una serie di esperimenti condotti presso il Large Plasma Device (LPD) nella Basic Plasma Science Facility dell'UCLA, una struttura di ricerca nazionale supportata dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e dalla National Science Foundation.

"L'idea che queste onde possano energizzare gli elettroni che creano l'aurora risale a più di quattro decenni fa, ma questa è la prima volta che possiamo dimostrarlo. Gli esperimenti ci hanno permesso di effettuare misurazioni chiave che spiegano come la teoria ed i vecchi dati raccolti possano descrivere il modo fondamentale in cui vengono create le aurore" ha affermato il prof. Kletzing, co-autore dello studio.

L'esperimento, altamente impegnativo, ha richiesto una misurazione della piccolissima popolazione di elettroni (meno di 1/1000 degli elettroni nel plasma) che si spostano lungo la camera LPD dell'UCLA, quasi alla stessa velocità delle onde Alfvén, ottenendo la prova diretta che possono produrre elettroni accelerati, causando l'aurora.

FONTE: Nature
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