sabato 23 maggio 2015

Aurore spettacolari - Pausa: mettetevi comodi, vi porto nei freddi Poli




                                                                                                                                    L’aurora polare, spesso denominata aurora boreale (settentrionale) o australe a seconda dell'emisfero in cui si verifica, è un fenomeno ottico dell'atmosfera terrestre, caratterizzato principalmente da bande luminose di un'ampia gamma di forme e colori rapidamente mutevoli nel tempo e nello spazio, tipicamente di colore rosso-verde-azzurro detti archi aurorali.                                                                                                  


Come nascono le Aurore


Quando sul Sole (post Il Sole 1/3) compare un'intensa attività di macchie solari, particelle energetiche vengono letteralmente 'sparate' dalla stella e viaggiano nello spazio come plasma o 'vento solare' a velocità tra 400 e 800 km/s (vedi etichetta "comparazione di velocità" o omonima sezione nel post La Via Lattea), trascinando con se parte del campo magnetico solare e arrivando sulla Terra anche in sole 50 ore (2 giorni).





Una tipica macchia solare, una zona dove la temperatura è più bassa rispetto alla temperatura generale sulla superficie del Sole (post Il Sole 1/3).











In questo caso si tratta di un enorme Buco Coronale (post Il Sole 1/3), da cui parte una gran massa di plasma o vento solare.

















L'enorme massa di vento solare viaggia, come detto prima, ad una velocità tra 400 e 800 km/s, nelle direzione in cui è stata espulsa. Potrà raggiungere la Terra anche in solo 2 giornate.

Premesso che lo si chiama 'vento' ma non è un vento come noi lo intendiamo (non c'è nessuno spostamento d'aria poiché ovviamente nello spazio profondo non c'è atmosfera), il plasma è costituito da materiale per noi invisibile eccetto quando, come nel caso dell'aurora, interagisce con il campo magnetico terrestre oppure quando vediamo gli spettacolari brillamenti sulla superficie del Sole (post Il Sole 1/3).

Ricordatevi comunque che questo vento non dovete immaginarvelo come una brezza piacevole, bensì come un fenomeno letale, che potrebbe ridurre la Terra come la Luna, arida e priva di vita.
Questo però non succede perché la magnetosfera terrestre funziona come uno scudo, schermando la Terra dall'impatto diretto delle particelle cariche (plasma) che compongono il vento solare.

































Da dove ha origine il campo magnetico terrestre?
Il Dipolo terrestre.

Come potete vedere nell'immagine qui sopra, il nucleo al centro del nostro pianeta, che ha le dimensioni più o meno come quelle della Luna, è il motore che attiva il campo magnetico (una spiegazione più approfondita, all'interno del contesto atmosfera terrestre, nel post 3/4 alta atmosfera).



Il campo magnetico normalmente ha l'andamento che vedete in questa immagine, entra da un polo ed esce dall'altro ("dipolo magnetico") descrivendo delle ellissi sempre più ampie mano a mano che si allontanano dal pianeta.




Tenete bene a mente queste curve, sono importanti per farci capire un concetto chiave delle aurore.



Considerate le curve come le corsie di una autostrada, i veicoli devono seguire la strada e quando vogliono uscire devono per forza farlo alle uscite apposite.

Lo stesso avviene per le particelle del vento solare, che quando si scontrano con la magnetosfera terrestre devono seguire queste corsie e rimbalzano più volte al secondo dal nord al sud creando ai due poli le spettacolari aurore che conosciamo.

























Ma cosa succede quando arriva il vento solare?

La situazione, rispetto all'andamento del campo magnetico che vedete qui sopra, cambia completamente.


Il vento solare, infatti, interagendo con il campo magnetico terrestre (magnetosfera) lo distorce creando una specie di 'bolla' magnetica, di forma simile ad una cometa.




Le particelle del vento solare quindi dovrebbero 'scivolare' lungo il bordo esterno della magnetosfera (magnetopausa) e passare oltre la Terra; in realtà il plasma del vento solare può penetrare dentro la magnetosfera, seguendo come dicevamo le curve del campo magnetico e, dopo complessi processi di accelerazione, interagire con lo strato dell'atmosfera terrestre chiamato 'Ionosfera' (tra i 100 e i 2.000 km di altitudine, post 3/4 alta atmosfera), depositando immense quantità di protoni ed elettroni nell'alta atmosfera (nel post 3/4 appena citato trovate ampia spiegazione di cosa sono protoni ed elettroni e Ioni) e dando luogo alle aurore.


























Dove si possono vedere

Le aurore visibili a occhio nudo sono prodotte dagli elettroni, mentre quelle di protoni possono essere osservate solo tramite particolari strumenti sia da terra sia dallo spazio.































A causa della geometria del campo magnetico terrestre, le aurore sono visibili in 2 ristrette fasce attorno ai poli magnetici della Terra, dette ovali aurorali. Le zone artiche, possedendo una protezione magnetica minore, sono più esposte a questo fenomeno e spesso, per qualche giorno dopo l'evento, l'ozono si riduce circa del 5%.





Chiaramente se sul Sole c'è in corso una forte attività delle macchie solari con tempeste magnetiche, le aurore sono più intense poiché c'è più materiale che arriva col vento solare.


Dove si formano e come sono fatte


Le aurore si formano prevalentemente ad un'altitudine di 100 km, per questo come vedete in questa serie di immagini, dalla ISS si vedono più in basso, la Stazione Spaziale infatti si trova a circa 350 km. In realtà il fenomeno si può manifestare fino a 1.000 km (per un'idea ricchissima di esempi su altitudini, quote e orbite post 4/4 - Viaggio attraverso l'atmosfera). Generalmente sono visibili vicino ai poli ma occasionalmente possono essere viste più a sud, fino a 40° di latitudine; spesso l'aurora polare può essere vista dalla Scozia o da molte zone della penisola scandinava.














































































































Archi e brillanti raggi di luce iniziano come detto a 100 km sopra la superficie terrestre e si estendono verso l'alto lungo il campo magnetico, per centinaia di km (per una visuale attraverso gli strati dell'atmosfera, post 3/4 alta atmosfera). Gli archi possono essere molto sottili, anche solo 100 metri, pur estendendosi per migliaia di km. Possono essere quasi immobili e poi, come se una mano fosse passata lungo una tenda, iniziare a muoversi e torcersi. Dopo la mezzanotte l'aurora prende una forma a macchie e ognuna delle macchie spesso lampeggia più o meno ogni 10 secondi fino all'alba.

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 detti "jet stream" (per capirne un po' di più etichetta "radiazione elettromagnetica" sempre del post 3/4).

































































































































































Abisko, Lapponia

































































































































































Alaska








































































Kiruna, Svezia





















Lago degli Orsi, Alaska












































Salangen, Norvegia
nell'immagine "congelata" anche una stella cadente (vedi post fasce di asteroidi - parte finale)

aurora australe nello stato diVictoria in Australia
questo fenomeno è noto come "pilastri di luce", formato dall'aurora
 insieme alla presenza di cristalli di ghiaccio nell'aria
sempre i "pilastri di ghiaccio"







































C u r i o s i t à




Parlando di aurore, come avrete capito, si parla di chimica. 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 (post 1/4 atmosfera terrestre, visione d'insieme):








- il verde (557,7 nm = nanometri) è causato dall'ossigeno atomico
- il rosso (630 nm) dall'ossigeno molecolare
- il blu dall'azoto

























L'aurora si verifica di notte, solitamente tra la fine di agosto e aprile. Statisticamente l’orario migliore per assistere alle aurore è poco prima di mezzanotte.

Proprio come tanti altri fenomeni naturali, anche l’aurora boreale figura in diversi miti e leggende. Alcuni ritengono che l’aurora boreale sia il movimento degli spiriti dei nostri antenati 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.

Per concludere, anche nell'Europa meridionale può capitare di vedere un riflesso di Aurora, certo non è come essere nelle regioni vicino ai Poli, ma non è poi così male. Qui sotto un'immagine dall'Austria.



















Video di manifestazione di un'aurora:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/transcoded/2/2b/Aurora_Timelapse.ogv/Aurora_Timelapse.ogv.360p.webm


Fantastico video ottenuto mediante una serie di telecamere montate sulla ISS (la Stazione Spaziale Internazionale che orbita a circa 400 km di altitudine - post 4/4 viaggio nell'atmosfera) che immortalavano automaticamente la Terra ad intervalli di tempo regolari. Il video è stato assemblato dall'astronauta Alexander Gerst dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA). Una meraviglia che ci porterà per 6 minuti ad ammirare non solo aurore ma anche panorami notturni di città e albe e la sottile striscia dell'atmosfera. Dal minuto 4:00 al 4:19 una particolarità, l'aurora che sta passando e la Cupola della ISS che ripetutamente nel tempo si apre e si chiude per le osservazioni.




Per i dettagli del video appena citato
http://www.nextme.it/scienza/universo/sistema-solare/8750-aurora-boreale-spazio-video-timelapse


L'astronauta della Nasa Barry ‘Butch’ Wilmore ha catturato dalla ISS, in una manciata di secondi, un fenomeno rarissimo ed emozionante: alba e aurora insieme. Il flare (bagliore) che ha generato l’aurora ha provocato anche un blackout delle comunicazioni radio in alcune aree del pianeta, secondo quanto reso noto dallo U.S. Space Weather Prediction Center.




Da Wikipedia:
http://it.wikipedia.org/wiki/Aurora_polare


Un simpatico accenno infine lo voglio riservare ad un bel cartone animato che è ambientato proprio lì dove avviene il fenomeno, spiegandolo però secondo le tradizioni più antiche degli indiani d'America, Koda fratello Orso.








Grazie per avermi seguito anche questa volta, spero il viaggio vi sia piaciuto.
































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