Cluster in orbita nel campo magnetico della Terra
I quattro satelliti della sonda Cluster dell’ESA hanno rilevato come lo scudo della magnetosfera terrestre potrebbe essere meno protettivo di quanto si pensasse. Gli scienziati del Goddard Space Flight Center della NASA in Maryland hanno osservato, per la prima volta in modo diretto, la presenza di alcune onde del vento solare, chiamate Kelvin-Helmholtz, che potrebbero permettere il trasferimento di energia nella magnetopausa, la regione esterna dello scudo magnetico intorno al nostro pianeta.
Il risultato a cui sono giunti è che questa particolare regione si starebbe comportando non tanto come una barriera continua quanto piuttosto come un filtro, un setaccio, lasciando aperto qualche varco all’assalto continuo di elettroni e protoni energetici. Ciò accade a seconda del modo in cui il campo magnetico interplanetario del vento solare – comunemente chiamato IMF – è allineato con il campo magnetico della Terra, dando vita a diversi fenomeni che possono sorgere nelle vicinanze della Terra.
Un processo noto è la riconnessione magnetica, che si verifica quando linee del campo magnetico puntate in direzioni opposte si rompono spontaneamente e ristabiliscono il contatto con le altre linee del campo. Il loro carico di plasma viene così reindirizzato nella magnetosfera, permettendo al vento solare di entrare e di raggiungere la Terra. Questi eventi possono generare aurore spettacolari, interrompere i segnali GPS e possono avere ripercussioni sul sistema energetico terrestre.
Le misurazioni provenienti dai dati della sonda Cluster già avevano dimostrato che la magnetopausa è comunemente soggetta alle onde di Kelvin-Helmholtz. Queste onde hanno una forma particolare che è abbastanza familiare: sembrano grandi onde dell’oceano che vengono montate da forti venti. Tali onde generano delle turbolenze creando, nel caso del vento solare, enormi vortici di gas elettrificato, cioè il plasma, grandi fino a 40.000 km, e si sviluppano lungo il bordo esterno della magnetosfera. Lo spostamento del plasma, e quindi delle onde di Kelvin-Helmholtz, cattura i campi magnetici. Ciò si rivela di fondamentale importanza nel cercare di determinare in che modo il vento solare può entrare nella magnetosfera. Poiché il campo magnetico viene avvolto nelle onde Kelvin-Helmholtz, i campi diretti in direzioni opposte possono riconnettersi, permettendo così al plasma di entrare nella magnetosfera.
Le onde di Kelvin-Helmhotz hanno un’influenza globale sul sistema magnetico terrestre e sono importanti per comprendere la risposta della Terra ai cambiamenti del Sole. “L’ambiente attorno alla Terra varia continuamente, ma è sempre pieno di campi magnetici intensi e complessi. Le variazioni nella pressione del vento solare e nell’orientamento del campo magnetico possono portare a cambiamenti nel modo in cui la magnetosfera risponde al vento solare”, spiega uno degli autori dell’articolo pubblicato sul Journal of Geophysical Research, Melvyn Goldstein, del Goddard Space Flight Centerdella NASA. “Comprendere come il vento solare generi questi cambiamenti con il trasferimento di materiale, quantità di moto ed energia attraverso la magnetopausa è una delle domande più importanti nel campo della fisica della magnetosfera in generale e degli effetti della metereologia spaziale in particolare.”
I dati della sonda Cluster hanno ora dimostrato che le onde KH possono anche verificarsi quando l’IMF è disposto in altre configurazioni e in altri punti della magnetosfera. L’allineamento avviene in modo più efficace quando l’IMF è diretto verso Sud – viceversa il campo magnetico terrestre è allineato verso Nord. Ma la riconnessione magnetica è possibile anche con altri orientamenti. “Abbiamo scoperto che quando il campo magnetico interplanetario è orientato verso ovest o verso est, gli strati a maggior latitudine del limite della magnetopausa diventano più soggetti all’instabilità delle onde KH”, osserva il primo autore dello studio, Kyoung-Joo Hwang, anch’egli del Goddard Space Flight Center. “In effetti, è molto difficile immaginare una situazione in cui il plasma del vento solare non possa filtrare nella magnetosfera, in quanto questa non è uno scudo magnetico perfetto”.
Per saperne di più:
- Leggi su Journal of Geophysical Research l’articolo “The first in situ observation of Kelvin-Helmholtz waves at high-latitude magnetopause during strongly dawnward interplanetary magnetic field conditions“, di K.-J. Hwang, M. L. Goldstein, M. M. Kuznetsova, Y. Wang, A. F. Viñas e D. G. Sibeck