Il pianeta Terra è circondato da un sistema di campi magnetici noto come magnetosfera. Questo vasto sistema a forma di cometa devia le particelle cariche provenienti dal sole, proteggendo il nostro pianeta dalle radiazioni nocive delle particelle e impedendo al vento solare (cioè un flusso di particelle cariche rilasciato dall’atmosfera superiore del sole) di erodere l’atmosfera.
Mentre gli studi precedenti hanno raccolto prove sostanziali degli effetti che il vento solare può avere sulla magnetosfera terrestre, l’impatto dei brillamenti solari (cioè improvvise eruzioni di radiazioni elettromagnetiche sul sole) è poco conosciuto. I brillamenti solari sono eventi altamente esplosivi che possono durare da pochi minuti a ore e possono essere rilevati utilizzando raggi X o dispositivi ottici.
I ricercatori dell‘Università di Shandong in Cina e del Centro nazionale per la ricerca atmosferica negli Stati Uniti hanno recentemente condotto uno studio sugli effetti che i brillamenti solari possono avere sulla magnetosfera terrestre. Il loro articolo, pubblicato su Nature Physics, offre nuove preziose informazioni che potrebbero aprire la strada a una migliore comprensione delle dinamiche geospaziali. Il geospazio, ovvero la porzione di spazio esterno più vicina alla Terra, include l’atmosfera superiore, la ionosfera (la parte ionizzata dell’atmosfera) e la magnetosfera.
“La magnetosfera si trova nella regione sopra la ionosfera ed è la regione dello spazio completamente ionizzato sopra i 1000 km dal suolo”, ha affermato il professor Jing Liu, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio. “La regione è circondata dal vento solare ed è influenzata e controllata dal campo magnetico terrestre e dal campo magnetico del vento solare”.
Magnetosfera: la barriera protettiva della Terra
La magnetosfera è generalmente descritta come la barriera protettiva della Terra contro il vento solare e altre particelle solari, poiché impedisce a queste particelle di entrare negli altri strati protettivi del pianeta. Tuttavia, studi precedenti hanno dimostrato che quando la direzione del vento solare è opposto al campo magnetico della magnetosfera, linee magnetiche di queste due regioni possono ‘connettersi.” Questo significa che alcune particelle solari eoliche possono essere direttamente trasmesse allo spazio circostante Terra.
“Ci siamo chiesti: il processo di brillamento, che è caratterizzato da una maggiore radiazione, non solo può influenzare direttamente la ionosfera terrestre, ma può anche causare disturbi nella magnetosfera come il vento solare ?” ha affermato Liu. “Per rispondere a questa domanda, abbiamo adottato una serie di set di dati osservativi, raccolti dai sistemi di navigazione satellitare globali, dalla rete europea di radar a dispersione incoerente, dai satelliti ionosferici, dai satelliti in orbita lunare e altro ancora”.
Liu e i suoi colleghi hanno analizzato i dati raccolti da diversi dispositivi e satelliti durante un evento di brillamento solare avvenuto il 6 settembre 2017. Per fare ciò, hanno adottato un modello geospaziale numerico sviluppato di recente presso il Centro nazionale per la ricerca atmosferica. Questo modello, chiamato modello magnetosfera ionosfera termosfera ad alta risoluzione spazio-temporale (LTR), riproduce i cambiamenti innescati dai brillamenti solari nel sistema di accoppiamento magnetosfera-ionosfera.
Utilizzando il modello LTR e dati raccolti in precedenza, i ricercatori sono stati in grado di svelare gli effetti del brillamento solare sulla dinamica magnetosferica e sull’accoppiamento elettrodinamico tra la magnetosfera e la ionosfera. Più specificamente, hanno osservato un rapido e ampio aumento della fotoionizzazione indotta dal brillamento della regione E ionosferica polare ad altitudini comprese tra 90 e 150 km. Il fenomeno osservato da Liu e dai suoi colleghi sembrava avere una serie di effetti sulla regione geospaziale, tra cui un riscaldamento inferiore a Joule dell‘alta atmosfera terrestre, una riconfigurazione della convezione della magnetosfera e cambiamenti nelle precipitazioni aurorali.
“Abbiamo dimostrato che gli effetti del brillamento solare si estendono in tutto il geospazio tramite l’accoppiamento elettrodinamico e non sono limitati, come si credeva in precedenza, alla regione atmosferica in cui viene assorbita l’energia della radiazione”, ha spiegato Liu. “A causa del simile processo di accoppiamento solare-magnetosfera-ionosfera in altri pianeti simili alla Terra, il nostro studio fornisce anche nuovi indizi per esplorare e comprendere gli effetti dei brillamenti solari su altri pianeti. Nella mia ricerca futura, ho intenzione di studiare gli effetti di brilla su pianeti con la stessa magnetosfera (come Giove, Venere e Saturno).”
