Non sarebbe bello se i fisici solari potessero prevedere le tempeste del sole proprio come i meteorologi predicono gli uragani? Bene, ora forse possono. I gemelli osservatori STEREO della NASA hanno effettuato le prime misurazioni 3D delle esplosioni solari, note come espulsioni di massa coronale (CME), consentendo agli scienziati di vedere le loro dimensioni e forma e di immaginarle mentre percorrono circa 93 milioni di miglia dal sole sulla Terra. Con STEREO, gli scienziati possono ora catturare immagini di tempeste solari e fare misurazioni in tempo reale dei loro campi magnetici, più o meno allo stesso modo in cui i satelliti consentono ai meteorologi di vedere lo sviluppo di un uragano. Le eruzioni dall'atmosfera esterna del sole, o corona, possono provocare il caos sui satelliti (e gli astronauti) in orbita o indurre grandi correnti nelle reti elettriche sulla Terra, che possono causare interruzioni di corrente o black out.
"Ora possiamo vedere un CME dal momento in cui lascia la superficie solare fino a quando non raggiunge la Terra, e possiamo ricostruire l'evento in 3D direttamente dalle immagini", ha affermato Angelos Vourlidas, un fisico solare del Naval Research Laboratory, Washington, e scienziato del progetto per la Sun Earth Connection Coronal e Heliospheric Investigation a bordo di STEREO. Nel video sopra, guarda alcune delle immagini 3D e ascolta Vourlidas parlare delle nuove scoperte.
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I CME spendono miliardi di tonnellate di plasma nello spazio a migliaia di miglia all'ora e portano con sé parte del campo magnetico del sole. Queste nuvole di tempesta solari creano un'onda d'urto e un grande disturbo in movimento nel sistema solare. Lo shock può accelerare alcune delle particelle nello spazio ad alte energie, una forma di "raggi cosmici solari" che possono essere pericolosi per i veicoli spaziali e gli astronauti. Il materiale CME, che arriva pochi giorni dopo, può interrompere il campo magnetico terrestre o la magnetosfera e l'atmosfera superiore.
STEREO è costituito da due osservatori quasi identici che effettuano osservazioni simultanee di CME da due diversi punti di vista. Un osservatorio "conduce" la Terra nella sua orbita attorno al sole, mentre l'altro osservatorio "trascina" il pianeta. I due punti panoramici di STEREO offrono una vista unica dell'anatomia di una tempesta solare mentre si evolve e viaggia verso la Terra. Una volta che il CME arriva all'orbita della Terra, i sensori sui satelliti effettuano misurazioni in situ della nuvola di tempesta solare, fornendo una "verità fondamentale" tra ciò che è stato visto a distanza e ciò che è reale all'interno del CME.
La combinazione sta fornendo ai fisici solari la comprensione più completa fino ad oggi del funzionamento interno di queste tempeste. Rappresenta anche un grande passo verso la previsione di quando e come si sentirà l'impatto sulla Terra. L'angolo di separazione tra i satelliti consente ai ricercatori di tracciare un CME in tre dimensioni, cosa che hanno fatto più volte negli ultimi anni mentre hanno imparato a usare questo nuovo strumento meteorologico spaziale.
"Le misurazioni in situ di STEREO e di altri veicoli spaziali vicino alla Terra collegano le proprietà fisiche del CME in fuga alle immagini remote", ha detto Antoinette "Toni" Galvin, un fisico solare dell'Università del New Hampshire e il principale investigatore di STEREO Strumento per la composizione di ioni plasmatici e sovramateriali (PLASTICA). "Questo ci aiuta a capire come si è formata la struttura interna del CME e a prevedere meglio il suo impatto sulla Terra."
Fino ad ora, i CME potevano essere ripresi vicino al sole, ma le misurazioni successive dovevano attendere fino a quando la nuvola CME arrivava sulla Terra tre o sette giorni dopo. Le immagini e le misurazioni in tempo reale di STEREO forniscono agli scienziati una serie di informazioni - velocità, direzione e velocità - di un CME giorni prima rispetto ai metodi precedenti. Di conseguenza, più tempo è disponibile per le società elettriche e gli operatori satellitari per prepararsi a tempeste solari potenzialmente dannose.
Proprio come la forza distruttiva di un uragano dipende dalla sua direzione, dimensione e velocità, la gravità degli effetti di un CME dipende dalla sua dimensione e velocità, nonché dal fatto che effettui un colpo diretto o obliquo sull'orbita terrestre.
I CME disturbano lo spazio dominato dal campo magnetico terrestre. Le interruzioni della magnetosfera possono innescare le luci danzanti dai colori vivaci note come aurore o Aurora boreale e australe. Mentre questi schermi sono innocui, indicano che l'atmosfera superiore della terra e la ionosfera sono in tumulto.
Le tempeste di sole possono interferire con le comunicazioni tra stazioni di terra e satelliti, piloti di aeroplani e astronauti. Il rumore della radio proveniente da una tempesta può anche interrompere il servizio di telefonia cellulare. I disturbi nella ionosfera causati dai CME possono distorcere la precisione della navigazione del sistema di posizionamento globale (GPS) e, in casi estremi, indurre correnti elettriche vaganti in cavi lunghi e trasformatori di potenza a terra.
I veicoli spaziali gemelli STEREO furono lanciati il 25 ottobre 2006 nell'orbita terrestre attorno al sole.
Fonti: NASA, APL
