La NASA farà volare due razzi verso l’aurora boreale per studiare come il nostro pianeta scambia energia con lo spazio

L’aurora boreale è uno dei luoghi più spettacolari sulla Terra, ma gli astronomi sono altrettanto interessati alla scienza dietro di loro.

Ora la NASA ha rivelato i piani per far volare due razzi proprio attraverso di loro, per studiare come il nostro pianeta scambia energia con lo spazio circostante.

L’aurora boreale, nota anche come aurora boreale, si trova al confine tra l’atmosfera neutra che avvolge il nostro pianeta e la materia elettricamente reattiva nota come plasma che costituisce lo spazio.

Di tanto in tanto, quando particelle caricate elettricamente dallo spazio si riversano nella nostra atmosfera, si scontrano con le particelle neutre e le danno fuoco, dando luogo alle bellissime onde di luce danzanti che vediamo nel cielo.

Tuttavia, l’aurora ha anche stimolato lo strato limite più ampio, ed è l’impatto su questo strato che la NASA spera di studiare nella sua prossima missione INCAA (Ion-Neutral Coupling during Active Aurora).

Un’animazione concettuale che mostra gli elettroni che viaggiano lungo le linee del campo magnetico terrestre, scontrandosi in particelle nell’atmosfera terrestre per innescare l’aurora

COSA SONO LE AURORE E COSA ATTIVANO LE SPLENDIDE ESPOSIZIONI NATURALI?

L’aurora boreale e l’aurora boreale sono spettacoli di luce naturale innescati nella nostra atmosfera, noti anche come “aurore”.

Esistono due tipi di Aurora: Aurora Boreale, che significa “alba del nord”, e Aurora Australis, “alba del sud”.

I display si accendono quando particelle caricate elettricamente dal sole entrano nell’atmosfera terrestre.

Di solito le particelle, a volte indicate come tempesta solare, vengono deviate dal campo magnetico terrestre.

Ma durante tempeste più forti entrano nell’atmosfera e si scontrano con particelle di gas, inclusi idrogeno ed elio.

Queste collisioni emettono luce. Le aurore appaiono in molti colori, sebbene siano comuni il verde pallido e il rosa.

“Come residenti della troposfera, lo strato atmosferico più basso della Terra, siamo abituati all’aria fatta di particelle neutre. L’ossigeno e l’azoto che respiriamo sono atomi e molecole magneticamente bilanciati con tutti i loro elettroni contabilizzati”, spiega la NASA.

«Ma centinaia di miglia sopra di noi, la nostra aria inizia a cambiare radicalmente carattere. Energizzati dai raggi non filtrati del Sole, gli elettroni vengono strappati dai loro atomi, che poi assumono una carica positiva.

“Un gas una volta neutro si trasforma in uno stato della materia elettricamente reattivo noto come plasma.”

Non esiste un taglio definitivo dove finisce il gas neutro e inizia il plasma; invece, c’è uno strato limite esteso in cui i due tipi di particelle si mescolano.

I venti quotidiani e le perturbazioni magnetiche fanno volare le particelle in direzioni diverse, provocando occasionalmente la collisione e il rilascio di energia.

“L’attrito è una grande analogia”, ha affermato Stephen Kaeppler, assistente professore di fisica e astronomia alla Clemson University nella Carolina del Sud e ricercatore principale della missione INCAA.

‘Sappiamo tutti che ci sfreghiamo le mani insieme, ti scalderai. È la stessa idea di base, tranne per il fatto che ora abbiamo a che fare con i gas.’

Quando l’aurora viene aggiunta al mix, la quantità di attrito aumenta di una tacca, secondo Kaeppler.

“È come prendere d’assalto il campo di football dopo una partita del college”, ha detto.

“Le persone in cima allo stadio corrono verso il campo e man mano che ti avvicini al campo, la folla diventa sempre più fitta. Così è per gli elettroni che affrontano la crescente densità neutra dell’alta atmosfera.’

Quando le particelle caricate elettricamente dallo spazio si riversano nella nostra atmosfera, si scontrano con particelle neutre e le danno fuoco, dando luogo alle bellissime onde di luce danzanti che vediamo nel cielo (immagine d'archivio)

Quando le particelle caricate elettricamente dallo spazio si riversano nella nostra atmosfera, si scontrano con particelle neutre e le danno fuoco, dando luogo alle bellissime onde di luce danzanti che vediamo nel cielo (immagine d’archivio)

La missione INCAA comporterà l’invio di due piccoli “razzi sonori” fino al confine dello spazio mentre l’aurora è in alto.

I razzi sonori sono piccoli veicoli di lancio progettati per salire nello spazio per alcuni minuti di misurazioni prima di ricadere sulla Terra, il che li rende ideali per lo studio di fenomeni brevi e transitori come le aurore.

Durante la salita il primo razzo rilascerà “traccianti di vapore” – sostanze chimiche colorate simili a quelle utilizzate nei fuochi d’artificio – prima di raggiungere la sua altitudine massima di circa 186 miglia.

I traccianti del vapore creano nuvole visibili che i ricercatori possono vedere da terra, tracciando i venti nell’atmosfera neutra, come far cadere un colorante alimentare in un lavandino pieno d’acqua per vedere come si muove l’acqua.

Il secondo razzo verrà lanciato poco dopo, raggiungendo circa 125 miglia di altitudine per misurare la temperatura e la densità del plasma dentro e intorno all’aurora.

Kaeppler spera che questi dati facciano luce su come l’aurora sposti lo strato limite dove l’aria elettrificata incontra il neutro, sia spingendola più lontano verso il suolo, alzandola più in alto o facendola piegare su se stessa.

“Tutti questi fattori rendono questo un problema di fisica interessante da esaminare”, ha detto Kaeppler.

La finestra di lancio per la missione INCAA si apre presso il Poker Flat Research Range a Poker Flat, Alaska, il 23 marzo.

LE TEMPESTE SOLARI PRESENTANO UN EVIDENTE PERICOLO PER GLI ASTRONAUTI E POSSONO DANNEGGIARE I SATELLITI

Tempeste solario attività solare, può essere suddiviso in quattro componenti principali che possono avere impatti sulla Terra:

  • Bagliori solari: Una grande esplosione nell’atmosfera solare. Questi bagliori sono fatti di fotoni che viaggiano direttamente dal sito del bagliore. I brillamenti solari colpiscono la Terra solo quando si verificano sul lato del sole rivolto verso la Terra.
  • Espulsioni di massa coronale (CME): Grandi nubi di plasma e campo magnetico che eruttano dal sole. Queste nuvole possono eruttare in qualsiasi direzione e poi continuare in quella direzione, solcando il vento solare. Queste nuvole causano impatti sulla Terra solo quando sono puntate sulla Terra.
  • Flussi di vento solare ad alta velocità: Questi provengono da buchi coronali sul sole, che si formano ovunque sul sole e di solito solo quando sono più vicini all’equatore solare per i venti che colpiscono la Terra.
  • Particelle energetiche solari: Particelle cariche ad alta energia che si pensa siano rilasciate principalmente da shock formati nella parte anteriore delle espulsioni di massa coronale e dei brillamenti solari. Quando una nuvola CME attraversa il vento solare, possono essere prodotte particelle energetiche solari che, poiché sono cariche, seguono le linee del campo magnetico tra il Sole e la Terra. Solo le particelle cariche che seguono le linee del campo magnetico che intersecano la Terra avranno un impatto.

Sebbene questi possano sembrare pericolosi, gli astronauti non sono in pericolo immediato di questi fenomeni a causa dell’orbita relativamente bassa delle missioni con equipaggio.

Tuttavia, devono preoccuparsi dell’esposizione cumulativa durante le passeggiate nello spazio.

Questa foto mostra i fori coronali del sole in un'immagine a raggi X.  L'atmosfera solare esterna, la corona, è strutturata da forti campi magnetici, che una volta chiusi possono causare il rilascio improvviso e violento dell'atmosfera di bolle di gas e campi magnetici chiamati espulsioni di massa coronale

Questa foto mostra i fori coronali del sole in un’immagine a raggi X. L’atmosfera solare esterna, la corona, è strutturata da forti campi magnetici, che una volta chiusi possono causare il rilascio improvviso e violento dell’atmosfera di bolle o lingue di gas e campi magnetici chiamati espulsioni di massa coronale

I danni causati dalle tempeste solari

I brillamenti solari possono danneggiare i satelliti e avere un enorme costo finanziario.

Le particelle cariche possono anche minacciare le compagnie aeree disturbando il campo magnetico terrestre.

Razzi molto grandi possono persino creare correnti all’interno delle reti elettriche e mettere fuori uso le forniture di energia.

Quando le espulsioni di massa coronale colpiscono la Terra, provocano tempeste geomagnetiche e un’aurora potenziata.

Possono interrompere le onde radio, le coordinate GPS e sovraccaricare i sistemi elettrici.

Un grande afflusso di energia potrebbe fluire nelle reti elettriche ad alta tensione e danneggiare permanentemente i trasformatori.

Questo potrebbe chiudere aziende e case in tutto il mondo.

Fonte: NASA – Tempesta solare e meteo spaziale

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