Un gigantesco campo magnetico circonda la Terra (linee blu). Viaggiando attorno al Sole, crea un’onda d’urto ad arco (in azzurro) davanti a sé, dove si scontra con il vento solare (in arancio). Crediti: Nasa / Goddard Space Flight Center
Anche se non ce ne accorgiamo, la Terra è come una grossa astronave che viaggia a velocità supersonica solcando le correnti di plasma emanate dal Sole, ovvero il vento di particelle cariche che la nostra stella lancia in continuazione nello spazio interstellare.
Fortunatamente la Terra non viene “bagnata” dal plasma solare, perché dotata di uno “scafo” protettivo costituito dal campo magnetico terrestre. Proprio come davanti alla carena di una potente barca a motore, là dove si scontrano il campo magnetico e il vento solare si forma un’onda d’urto a forma arcuata (bow shock in inglese).
L’onda d’urto trasforma l’impetuoso vento solare in una “brezzolina” che non arreca danni alla Terra, grazie al fatto che l’onda d’urto converte parte dell’energia del vento solare in calore; calore che riscalda, in modalità ancora da chiarire, ioni ed elettroni lì presenti.
Ora, uno studio appena pubblicato su Physical Review Letters e guidato da ricercatori dell’Università del Maryland descrive la prima osservazione diretta del processo di riscaldamento degli elettroni nell’onda d’urto della magnetosfera terrestre.
I ricercatori hanno trovato che quando gli elettroni nel vento solare incontrano l’onda d’urto accelerano momentaneamente a una velocità così alta che il flusso di elettroni diventa instabile e si interrompe. Questo processo priva gli elettroni della loro alta velocità e converte l’energia in calore.
Li-Jen Chen. Crediti: Unh
Secondo gli autori, i nuovi risultati aggiungono un’ulteriore, importante, dimensione alla comprensione del campo magnetico terrestre e alla sua capacità di proteggere il pianeta da radiazioni e particelle nocive.
«Le nuove osservazioni dell’accelerazione di elettroni nel bow shock riscrivono le nostre conoscenze attuali sul processo di riscaldamento degli elettroni», spiega la prima autrice Li-Jen Chen del dipartimento di astronomia dell’Università del Maryland. «Ad esempio, i ricercatori non si aspettavano che il bow shock potesse accelerare il flusso di elettroni del vento solare alla velocità che abbiamo osservato».
Gli scienziati hanno ottenuto i risultati grazie ai dati provenienti dalla missione Nasa Mms (Magnetospheric Multiscale), costituita da quattro satelliti identici progettati proprio per studiare la fisica del campo magnetico terrestre nel momento in cui interagisce con il vento solare.
Viaggiando in formazione serrata, questa flottiglia di satelliti ottiene misure tridimensionali ogni 30 millisecondi, un’alta frequenza di campionamento che è stata determinante per il nuovo studio.
«Le misurazioni estremamente veloci di Mms ci hanno finalmente permesso di vedere il processo di riscaldamento degli elettroni all’interno del sottile strato dell’onda d’urto», commenta Thomas Moore del Goddard Space Flight Center della NASA e co-autore dello studio. «Questo è innovativo, perché ora abbiamo la capacità di identificare il meccanismo al lavoro, invece di osservarne semplicemente le sue conseguenze».
Per saperne di più:
- Leggi su Physical Review Letters “Electron bulk acceleration and thermalization at Earth’s quasi-perpendicular bow shock”, di Li-Jen Chen et al.