Questo è un concetto dell'artista del campo magnetico globale della Terra, con la prua. La Terra è al centro dell'immagine, circondata dal suo campo magnetico, rappresentato da linee viola. L'ammortizzatore di prua è la mezzaluna blu sulla destra. Molte particelle energetiche nel vento solare, rappresentate in oro, sono deviate dallo "scudo" magnetico terrestre.
(Immagine: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)
Il vento solare fluisce plasma e particelle dal sole nello spazio. Sebbene il vento sia costante, le sue proprietà non lo sono. Cosa causa questo flusso e in che modo influisce sulla Terra?
Stella ventosa
La corona, lo strato esterno del sole, raggiunge temperature fino a 2 milioni di gradi Fahrenheit (1,1 milioni di gradi Celsius). A questo livello, la gravità del sole non riesce a trattenere le particelle che si muovono rapidamente e si allontanano dalla stella.
L'attività del sole si sposta nel corso del suo ciclo di 11 anni, con il numero di punti solari, i livelli di radiazione e il materiale espulso cambiano nel tempo. Queste alterazioni influenzano le proprietà del vento solare, inclusi il campo magnetico, la velocità, la temperatura e la densità. Il vento differisce anche in base alla provenienza del sole e alla velocità di rotazione di quella porzione.
La velocità del vento solare è maggiore sui fori coronali, raggiungendo velocità fino a 500 miglia (800 chilometri) al secondo. La temperatura e la densità sui fori coronali sono basse e il campo magnetico è debole, quindi le linee del campo sono aperte allo spazio. Questi buchi si verificano ai poli e alle basse latitudini, raggiungendo il loro massimo quando l'attività sul sole è al minimo. Le temperature nel vento veloce possono raggiungere fino a 1 milione di F (800.000 C).
Alla cintura dello streamer coronale attorno all'equatore, il vento solare viaggia più lentamente, a circa 300 km al secondo. Le temperature del vento lento arrivano fino a 2,9 milioni di F (1,6 milioni di C).
Il sole e la sua atmosfera sono costituiti da plasma, un mix di particelle cariche positivamente e negativamente a temperature estremamente elevate. Ma quando il materiale lascia il sole, trasportato dal vento solare, diventa più simile al gas.
"Mentre vai più lontano dal sole, la forza del campo magnetico diminuisce più velocemente della pressione del materiale", ha detto Craig DeForest, un fisico solare presso il Southwest Research Institute (SwRI) di Boulder, in Colorado, in una nota. "Alla fine, il materiale inizia ad agire più come un gas e meno come un plasma a struttura magnetica."
Colpisce la Terra
Mentre il vento viaggia dal sole, trasporta particelle cariche e nuvole magnetiche. Emesso in tutte le direzioni, parte del vento solare fa costantemente buffeting sul nostro pianeta, con effetti interessanti.
Se il materiale trasportato dal vento solare raggiungesse la superficie di un pianeta, la sua radiazione danneggerebbe gravemente qualsiasi vita che potrebbe esistere. Il campo magnetico terrestre funge da scudo, reindirizzando il materiale intorno al pianeta in modo che esso fluisca oltre di esso. La forza del vento allunga il campo magnetico in modo che sia agitato verso l'interno sul lato sole e steso sul lato notturno.
A volte il sole emette grandi esplosioni di plasma note come espulsioni di massa coronale (CME) o tempeste solari. Più comuni durante il periodo attivo del ciclo noto come massimo solare, i CME hanno un effetto più forte del vento solare standard. [Foto: splendide foto di brillamenti solari e tempeste solari]
"Le espulsioni solari sono i driver più potenti della connessione sole-Terra", afferma la NASA sul suo sito web per il Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). "Nonostante la loro importanza, gli scienziati non comprendono appieno l'origine e l'evoluzione dei CME, né la loro struttura o estensione nello spazio interplanetario." La missione STEREO spera di cambiarlo.
Quando il vento solare trasporta CME e altre potenti esplosioni di radiazioni nel campo magnetico di un pianeta, può causare la pressione del campo magnetico sul lato posteriore, un processo noto come riconnessione magnetica. Le particelle cariche si riversano di nuovo verso i poli magnetici del pianeta, causando splendidi display noti come l'aurora boreale nell'atmosfera superiore. [Foto: stupende aurore del 2012]
Sebbene alcuni corpi siano protetti da un campo magnetico, altri non hanno la loro protezione. La luna della Terra non ha nulla per proteggerla, quindi prende il massimo. Mercurio, il pianeta più vicino, ha un campo magnetico che lo protegge dal normale vento standard, ma prende tutta la forza di esplosioni più potenti come i CME.
Quando i flussi ad alta e bassa velocità interagiscono tra loro, creano regioni dense note come regioni di interazione co-rotante (CIR) che innescano tempeste geomagnetiche quando interagiscono con l'atmosfera terrestre.
Il vento solare e le particelle cariche che trasporta possono influire sui satelliti terrestri e sui sistemi di posizionamento globale (GPS). Potenti esplosioni possono danneggiare i satelliti o spingere i segnali GPS per spegnersi di decine di metri.
Il vento solare increspa tutti i pianeti del sistema solare. La missione New Horizons della NASA ha continuato a rilevarla mentre viaggiava tra Urano e Plutone.
"Velocità e densità si uniscono insieme quando il vento solare si sposta", ha dichiarato Heather Elliott, scienziata spaziale della SwRI di San Antonio, in Texas, in una nota. "Ma il vento viene ancora riscaldato dalla compressione mentre viaggia, quindi puoi vedere le prove del modello di rotazione del sole nella temperatura anche nel sistema solare esterno.
Studiare il vento solare
Conosciamo il vento solare dagli anni '50, ma nonostante i suoi estesi effetti sulla Terra e sugli astronauti, gli scienziati non sanno ancora come si evolve. Diverse missioni negli ultimi decenni hanno cercato di spiegare questo mistero.
Lanciata il 6 ottobre 1990, la missione di Ulisse della NASA ha studiato il sole a varie latitudini. Ha misurato le varie proprietà del vento solare nel corso di oltre una dozzina di anni.
Il satellite Advanced Composition Explorer (ACE) orbita in uno dei punti speciali tra la Terra e il sole noto come il punto di Lagrange. In quest'area, la gravità del sole e del pianeta si muovono allo stesso modo, mantenendo il satellite in un'orbita stabile. Lanciato nel 1997, ACE misura il vento solare e fornisce misurazioni in tempo reale del flusso costante di particelle.
I veicoli spaziali gemellati della NASA, STEREO-A e STEREO-B studiano il bordo del sole per vedere come nasce il vento solare. Lanciato nell'ottobre 2006, STEREO ha fornito "una visione unica e rivoluzionaria del sistema sole-Terra", secondo la NASA.
Una nuova missione spera di far luce sul sole e sul suo vento solare. La sonda solare Parker della NASA, che dovrebbe essere lanciata nell'estate del 2018, mira a "toccare il sole". Dopo diversi anni di orbita ravvicinata della stella, la sonda si immergerà nella corona per la prima volta, utilizzando una combinazione di imaging e misure per rivoluzionare la comprensione della corona e aumentare la comprensione dell'origine e dell'evoluzione del vento solare.
"Parker Solar Probe risponderà a domande sulla fisica solare che abbiamo lasciato perplesso per più di sei decenni", ha detto in una nota lo scienziato del progetto Parker Solar Probe Nicola Fox del Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. "È un veicolo spaziale carico di scoperte tecnologiche che risolverà molti dei più grandi misteri della nostra stella, incluso scoprire perché la corona del sole è molto più calda della sua superficie."
Risorse addizionali
- Vento solare in tempo reale (NOAA / Space Weather Prediction Center)
- Previsioni a 3 giorni (NOAA / Space Weather Prediction Center)
- Highlights settimanali e previsioni a 27 giorni (NOAA / Space Weather Prediction Center)
