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Intense tempeste solari in arrivo: quali le cause e gli effetti sul nostro pianeta?

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In questi giorni stiamo subendo sul nostro pianeta gli effetti dell’ultima eruzione solare, la più intensa degli ultimi undici anni. Queste eruzioni periodiche del Sole proiettano nello spazio delle bolle di plasma che a volte sono dirette verso il nostro pianeta con un’energia equivalente a decine di milioni di bombe atomiche. Quando arrivano in atmosfera generano a volte delle spettacolari tempeste magnetiche di un’intensità tale provocare disturbi alle comunicazioni radio. Lo sciame di particelle elettricamente cariche scagliate dal solar flare ha colpito il campo magnetico causando una tempesta elettromagnetica e che rientra nella categoria G4 (in una scala che varia da 1 a 5 valore massimo).

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La tempesta avvenuta nella prima settimana di settembre (2017) è avvenuta a seguito di un periodo di eruzioni particolarmente significative della nostra stella. ”Tutti questi fenomeni sono stati generati dallo stesso gruppo di macchie, chiamato AR2673, che ‘punta’ verso la Terra”, ha detto all’ANSA Mauro Messerotti, dell’Osservatorio di Trieste dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), consigliere per il meteo spaziale della direzione scientifica dell’INAF e dell’università di Trieste. In realtà, ha specificato, Messerotti, sono  avvenute ben due eruzioni, entrambe intense e la seconda di classe X9,3 (nella scala che comprende A, B, C, M e X) e gli esperti sono al lavoro per comprendere se anch’essa abbia scagliato una “bolla” di plasma diretta verso la Terra.

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Questa eruzione, ha rilevato l’esperto ”è la più intensa dell’attuale ciclo di attività solare. Una simile si era verificata nel 2006, alla fine del precedente ciclo”. Il Sole infatti è alla fine del suo ciclo di attività, lungo in media 11 anni, che equivale al periodo che intercorre tra la fase di minima attività solare e la successiva. L’attuale ciclo è cominciato nel 2008 e la sua fine è attesa per il 2018-2019. ”Fenomeni di questo tipo, chiamati tecnicamente brillamenti, non sono insoliti in questa fase, ma generalmente sono isolati” ha spiegato Messerotti. In settembre (2017) invece essi sono stati particolarmente ravvicinati ed hanno rilasciato di una enorme quantità di energia nella parte più esterna dell’atmosfera solare, cioè la corona solare che ha causato geomagnetica di livello G4 su G5 a seguito dell’impatto sul campo magnetico terrestre del massivo brillamento solare. L’impatto ha prodotto delle spettacolari Aurore visibili fino a sud dell’Arkansas negli Stati Uniti e non sembra placarsi vista l’emissione di nuove eruzioni di classe M tuttora in corso. Inoltre gli scienziati ritengono che la regione solare AR2673 continua “a mantenere energia compatibile con brillamenti di classe X”.

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aurore boreali Callandishjpg, Isola di Lewis Scozia

Ma di cosa stiamo parlando?
Una “tempesta solare” è un disturbo temporaneo della magnetosfera terrestre causato dall’attività solare. Quando il Sole produce forti emissioni di materia dalla sua corona esse generano un forte vento solare le cui particelle ad alta energia possono andare ad impattare il campo magnetico terrestre nelle 24-36 ore successive all’eruzione. Gli effetti sono registrati dai magnetometri e modificano le correnti elettriche presenti nella ionosfera anche qualche giorno. Gli effetti più evidenti sono le aurore boreali  o australi, a seconda che si verifichino nell’emisfero nord o in quello sud. Questo fenomeno ottico dell’atmosfera terrestre è  caratterizzato 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. Il fenomeno è causato dall’interazione di particelle cariche (protoni ed elettroni) di origine solare con la ionosfera terrestre. Tali particelle eccitano inizialmente gli atomi dell’atmosfera che emettono luce di varie lunghezze d’onda. Si possono osservare solo alle alte latitudini (verso Nord o verso Sud) in due ristrette fasce attorno ai poli magnetici della Terra, dette ovali aurorali, perché agiscono sulla geometria del campo magnetico terrestre. In realtà quelle visibili sono causate dagli elettroni.

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In casi particolari, l’aurora polare è visibile anche in zone relativamente meno vicine ai poli, come la Scozia, o della penisola scandinava. Un sogno per i fotografi che possono immortalare quei nastri colorati che ravvivano le notti stellate.  Nel 1989, una tempesta elettromagnetica si verificò anche sui cieli del Québec, Canada, causando un’aurora boreale visibile fino in Texas. Nel bel mezzo del  ciclo undecennale dell’attività solare, la tempesta geomagnetica mise fuori uso l’intero sistema elettrico della provincia del sudest canadese lasciando la regione al buio per circa dieci ore. Immaginate le conseguenze negli ospedali, nelle reti dei semafori ma anche negli edifici con ascensori bloccati. Per fortuna, l’atmosfera ed in particolare la magnetosfera terrestre forniscono un’adeguata protezione a livello del suolo. Chi viene danneggiato sono gli astronauti della Stazione Spaziale o nello spazio che sono soggetti a dosi potenzialmente letali di radiazioni ionizzanti. E’ noto che la penetrazione di particelle ad alta energia nelle cellule può causarne il danneggiamento cromosomico che può provocare il cancro e molti  problemi di salute. I protoni solari con energia superiore ai 30 MeV, sono particolarmente pericolosi. Nell’ottobre del 1989, l’emissione solare produsse particelle tanto energetiche da poter causare la morte di un astronauta che si fosse trovato sulla Luna con la sola protezione della tuta spaziale. I protoni solari possono produrre problemi di radiazioni anche a bordo di voli di linea alle elevate altitudini. Sebbene questi rischi siano bassi, il monitoraggio da parte degli scienziati delle emissioni solari consente alle autorità aeronautiche di valutare eventuali modifiche dei piani di volo.

Le emissioni producono effetti ai sistemi di comunicazioni che utilizzano la ionosfera per riflettere i segnali radio su lunghe distanze influenzando le comunicazioni radio a tutte le latitudini, in particolar modo le onde corte terra-aria, e le radio amatoriali (le frequenze inferiori ai 30 MHz) sono spesso interrotte o disturbate (ricordate il film di Gregory Hoblit “Frequency – il Futuro in Ascolto”.

Le tempeste elettromagnetiche possono danneggiare sistemi militari come i radar, i sistemi di navigazione GPS, GLONASS, e LORAN che possono subire gravi interferenze. A tal riguardo, per consentire la continuità dell’uso dei GPS si utilizzano tecnologie del tipo Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) che ne assicura la affidabilità anche se con qualche limite.  Messerotti ha riferito che in questa ultima tempesta è stato particolarmente  «Interessante il fatto che sia stato osservato un burst radio nella banda L, quella utilizzata dai sistemi GPS e da alcune tipologie di radar, di lunga durata e con un’intensità molto elevata, che potrebbe quindi aver interferito i sistemi GPS nella sua fase di massimo. Ciò non è però ancora confermato, e l’analisi è in corso».

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aurora boreale vista dallo spazio dal satellite Galileo

Un altro effetto è legato all’espansione della parte alta dell’atmosfera; gli strati di aria più calda si alzano e la densità alla quale orbitano i satelliti (circa 1000 km), aumenta significativamente con conseguente spostamento del satellite nello spazio causante un lento cambio di orbita gravitazionale. Il pericolo è che essi tendano ad avvicinarsi alla superficie terrestre con un alto rischio di essere bruciati dall’attrito in atmosfera. Non tutti sanno che queste fluttuazioni  rapide del campo geomagnetico possono produrre effetti anche alle condotte idriche, con l’alterazione della misurazione del flusso per il malfunzionamento dei misuratori e l’aumento delle correnti indotte nei tubi metallici aumentando  il fenomeno della loro corrosione.

Non ultimo gli effetti sugli animali.  Il dottor Klaus Vanselow dell’Università di Kiel, Germania, ed il suo team afferma che le tempeste solari su larga scala possono distorcere significativamente il campo magnetico terrestre e causare la perdita della direzione nelle balene. Si pensa che lo spiaggiamento di 29 balene sulle coste del Mare del Nord, avvenuto all’inizio del 2016, fu causato da  tempeste magnetiche.

balena spiaggiata

due sperm whales spiaggiate a Gibraltar Point, Skegness, UK, nel gennaio 2016 … gli scienziati pensano che abbiano seguito delle linee magnetiche terrestri deviate dalla tempesta solare perdendo poi la direzione – foto Reuters

Lo rivela una ricerca pubblicata sull’International Journal of Astrobiology, secondo cui le tempeste magnetiche potrebbero aver interferito nella capacità dei cetacei di orientarsi, deviando il loro percorso e facendole finire intrappolate sulle coste europee. Sebbene questi cetacei nuotino in profondità, nelle acque calde o temperate del pianeta quando raggiungono i 10-15 anni di età si spostano  verso il Nord alla ricerca di cibo. Le tempeste, influenzando i campi geomagnetici terrestri, possono aver disorientato i cetacei dirigendoli in una direzione sbagliata. Questa teoria avrebbe spinto la NASA a indagare sugli effetti delle tempeste solari sulla vita dei cetacei.  Ma non sono solo i cetacei a subirne le conseguenze anche altri animali come gli uccelli e le api ne sono soggetti.

EIELSON AIR FORCE BASE, Alaska -- The Aurora Borealis, or Northern Lights, shines above Bear Lake here Jan. 18. The lights are the result of solar particles colliding with gases in Earth's atmosphere. Early Eskimos and Indians believed different legends about the Northern Lights, such as they were the souls of animals dancing in the sky or the souls of fallen enemies trying to rise again. (U.S. Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang)

EIELSON AIR FORCE BASE, Alaska — The Aurora Borealis, or Northern Lights, shines above Bear Lake here Jan. 18. The lights are the result of solar particles colliding with gases in Earth’s atmosphere. Early Eskimos and Indians believed different legends about the Northern Lights, such as they were the souls of animals dancing in the sky or the souls of fallen enemies trying to rise again. (U.S. Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang)

Questi fenomeni sono sempre esistiti ed obbediscono ad un ciclo undecennale della nostra stella, il Sole. Durante questo ciclo le tempeste solari avvengono modificando le linee magnetiche del nostro pianeta. Un tempo erano solo fenomeni straordinari che gli antichi eschimesi riportavano alle anime dii animali che danzavano nel cielo. Oggi sappiamo che c’e di più e che possono influire sulla nostra vita.  Questi fenomeni necessitano quindi di un continuo monitoraggio per salvaguardare l’efficienza dei sistemi su cui si basa la nostra vita moderna. C’è molto di più degli stupendi effetti delle aurore che continuano comunque a farci sognare.

Immagini NASA, NOAA, ANSA

Andrea Mucedola

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