L’aurora polare è forse il fenomeno atmosferico più spettacolare a cui assistere. Ma cosa sono le aurore? Da cosa sono causate queste spettacolari luci danzanti nel cielo? Dove possiamo osservare l’aurora boreale? Scopritelo nel nostro articolo, insieme ad una grandiosa esclusiva per questo 2023!
LUCI SPETTRALI
Le aurore polari si verificano in prossimità dei poli magnetici terrestri, ad altitudini comprese tra 100 e 500 km circa. Si presentano ai nostri occhi in svariate forme: bande, corone, archi e drappeggi luminescenti di diversi colori, che si muovono lentamente nel corso del tempo. Questi fenomeni si manifestano negli ovali aurorali, due cinture situate tra i 60 e i 70 gradi di latitudine nord e sud. Si parla infatti di aurora boreale per l’emisfero settentrionale e di aurora australe nell’emisfero meridionale.
In occasioni rare e straordinarie, gli ovali aurorali possono estendersi fino a latitudini molto basse. In tali occorrenze, un’aurora boreale potrebbe essere osservata anche dall’Europa meridionale: nel 1859, ad esempio, venne osservata perfino da Roma.
Nonostante siano stati studiati in maniera assidua, i processi fisici dietro ai diversi tipi e al comportamento delle aurore non sono ancora stati compresi al 100%.
Qual è allora il meccanismo responsabile delle aurore? Per trovare l’origine di questo fenomeno fisico e ottico dobbiamo fare un salto verso la nostra stella preferita.
LO ZAMPINO DEL SOLE
Il Sole emette costantemente flussi di particelle (principalmente protoni ed elettroni) nello spazio, che formano il vento solare. Si tratta di un flusso di plasma espulso in tutte le direzioni del sistema solare, a temperature e velocità altissime. Il nostro pianeta dunque si trova costantemente immerso in questa corrente stellare.
Come possiamo immaginare, il mix tra vento solare, radiazioni ionizzanti e raggi cosmici provenienti dallo spazio profondo avrebbe effetti drammatici sulla vita terrestre. Fortunatamente, il nostro pianeta dispone di uno straordinario sistema di difesa. Il campo geomagnetico agisce da scudo per la vita e per gli elementi che compongono la nostra atmosfera, un’altra barriera fondamentale per la Terra.
L’origine del nostro campo geomagnetico risiede nelle profondità della Terra. Il nostro pianeta possiede un nucleo formato da una parte solida e una parte liquida composta principalmente da materiali ferrosi. I moti nel nucleo esterno liquido danno origine a campi elettromagnetici che formano il campo geomagnetico terrestre.
La forma del nostro campo magnetico viene spesso descritta come una sorta di ciambella, identificata con le linee di forza del campo geomagnetico. Questo campo si estende per decine di migliaia di chilometri nello spazio, interagendo costantemente con la radiazione e le particelle del vento solare. Tale interazione conduce il campo geomagnetico a deformarsi: esso risulta un po’ schiacciato nella parte frontale rivolta verso il Sole, mentre appare allungato, formando una vera e propria coda, nella parte opposta.
Le luci spettacolari delle aurore prendono vita proprio quando la forza dirompente del vento solare incontra il nostro campo geomagnetico.
UNA VIVACE DANZA MAGNETICA
La frequenza delle aurore polari sul nostro pianeta è fortemente legata all’attività solare: più l’attività del Sole sarà intensa, maggiore sarà la probabilità che si verifichino aurore ai poli.
Nel corso delle tempeste geomagnetiche, i flussi del vento solare si scontrano con la magnetosfera terrestre riuscendo a “spezzare” le linee frontali del campo magnetico, che si riconnetteranno successivamente nella coda. Durante questa complessa interazione, le particelle cariche vengono indirizzate verso la Terra lungo le linee del campo magnetico, andando così ad interagire con atomi e molecole presenti nella nostra atmosfera.
Nel dettaglio, elettroni e protoni solari precipitano verso la Terra e incontrano i componenti principali dell’atmosfera: azoto e ossigeno. Molecole e atomi di azoto e ossigeno, normalmente neutri, vengono eccitati o ionizzati quando interagiscono con le particelle cariche del vento solare.
Per disfarsi di questa energia extra e tornare ad uno stato più stabile, gli atomi rilasciano energia sotto forma di luce, di fotoni, scatenando gli spettacoli lucenti delle aurore nei cieli notturni.
I colori che possiamo osservare durante l’aurora dipendono proprio dagli atomi con cui le particelle cariche interagiscono.
Le formazioni di colore verde sono più frequenti, anche per via della maggiore sensibilità dell’occhio umano alla luce in questa parte dello spettro elettromagnetico. Sono causate principalmente dalle emissioni dell’ossigeno atomico, che interagisce sia con le particelle cariche sia con l’azoto molecolare eccitato.
Il rosso e il giallo derivano sempre dall’ossigeno atomico, mentre le emissioni verso il blu sono causate dall’azoto molecolare. Le formazioni di colore rosa sono generate da una mescolanza di emissioni blu e rosse.
Infine, le aurore non sono un fenomeno limitato alla Terra. Sono state osservate su altri pianeti del nostro sistema solare: su Giove, Saturno, Venere e perfino su Marte!
Un aurora su Saturno, osservata dal telescopio spaziale Hubble. Credit: NASA, ESA, J. Clarke (Boston University), and Z. Levay (STScI) https://www.flickr.com/photos/144614754@N02/45738608235/
Tornando sulla Terra, tra i posti più belli per osservare l’aurora boreale ricordiamo: la Lapponia svedese e la Lapponia finlandese, l’Islanda, Tromsø e la contea Troms og Finnmark in Norvegia, lo stato dell’Alaska e la regione canadese dello Yukon.
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