Il loro spettacolo attira ogni anno i flash di turisti e fotografi, ma nessuno finora era riuscito a spiegare con chiarezza come si formassero i breakup (o rotture) aurorali, le improvvise esplosioni di colori che interrompono i tenui bagliori tipici di questi fenomeni atmosferici.
Ora le simulazioni di un supercomputer giapponese potrebbero aver risolto l'enigma. Questa la spiegazione fornita dai ricercatori delle Università di Kyoto e di Kyushu, e pubblicata sul Journal of Geophysical Research: le particelle calde cariche di vento solare (plasma) si radunano nello Spazio vicino alla Terra, appena sopra l'alta atmosfera delle regioni polari, dove le linee del campo magnetico terrestre si riconnettono.
Picchi di luce. Le particelle iniziano così ad accelerare e a girare vorticosamente, generando una scarica di elettricità improvvisa proprio sopra alle regioni polari. Questo sbalzo di corrente dà origine ai cosiddetti surge, gli sprazzi di luminosità improvvisi tipici delle sottotempeste aurorali (cioè di quei cambiamenti repentini nella forma e nel moto dell'aurora).
Un passo in avanti. Che il vento solare, avvicinandosi alle linee del campo magnetico terrestre, innescasse un cambiamento su di esse era un fatto noto sin dagli anni '70, ma non bastava a spiegare l'origine dei breakup aurorali. Altre teorie avevano spiegato parti separate dell'intero processo - come l'accelerazione del plasma causata dalle linee di riconnessione magnetica - ma ancora mancava un quadro di insieme. Lo studio potrebbe servire ad alleggerire le conseguenze dannose che talvolta i breakup aurorali hanno su satelliti e reti elettriche.
In questo video postato da INAF, si vede con chiarezza il momento di "rottura", in cui il tenue spettacolo dell'aurora si trasforma in un'esplosione di luce (dal minuto 0:21).
Ioni diversi danno origine a colori diversi. Le aurore polari si creano quando le particelle cariche di vento solare entrano in contatto con la ionosfera terrestre. L'atmosfera del nostro pianeta è composta per lo più di ossigeno e azoto, ma alle altitudini in cui le aurore si verificano (a partire da 100 km di quota) l'ossigeno è il gas prevalente. Quando gli atomi di gas sono investiti dalle particelle cariche di vento solare, acquistano energia, che poi cedono, rilasciando fotoni di diverse lunghezze d'onda. Gli atomi di ossigeno emettono luce verde e talvolta rossa; quelli di azoto, bagliori di color rosso intenso, blu e viola.
Foto: © Visit Finland, Flickr
Ne esistono anche di extraterrestri. Il pianeta Terra non è il solo da cui si può ammirare questo fenomeno. Le sonde Voyager 1 e 2 l'hanno fotografato anche ai poli di Giove, Saturno, Urano e Nettuno; dopo di loro, anche Hubble ha iniziato una lunga serie di avvistamenti (qui vediamo potenti aurore ai raggi X osservate ai poli di Giove). Le aurore extraterrestri sono spesso molto spettacolari per via dell'intensità dei campi magnetici dei rispettivi pianeti. Quella di Urano ha caratteristiche uniche, perché il pianeta ruota inclinato di lato, ma il suo campo magnetico è pressoché verticale. Nel caso di Urano, le aurore polari somigliano più a puntini di luce, che ad anelli.
Foto: © NASA/ESA/CXC
Si osservano anche lontano dai poli. Le particelle cariche di vento solare scivolano lungo le linee del campo magnetico terrestre, che si comporta come uno scudo, schermando il nostro pianeta dalle radiazioni dannose. Poiché le linee di campo convergono in prossimità dei poli (anche se non esattamente in corrispondenza dei poli geografici), in questi punti - 60°-70° di latitudine - le aurore si verificano con particolare frequenza. In caso di intensa attività solare, si possono osservare anche a latitudini inferiori, come a quelle scozzesi, ma anche a Londra e Pechino. Per vederle, però, occorre trovarsi in un luogo al riparo dall'inquinamento luminoso, una circostanza assai rara, per un'area metropolitana.
Foto: © Darren Webb
Sono calde... solo alla vista. Le luci danzanti potrebbero somigliare a lingue di fuoco, ma se misurassimo con un termometro la temperatura dell'aria a un centinaio di chilometri di quota, dove si verificano, avremmo temperature inferiori allo zero, a causa dell'estrema rarefazione dell'aria. Nella parte più alta della ionosfera le temperature si fanno invece incandescenti, arrivando anche a 2 mila gradi °C, a causa della velocità con cui si muovono le molecole di gas. Nella foto: aurore polari sopra ai Tykky, pinnacoli di ghiaccio e neve in Finlandia.
Foto: © Visit Finland, Flickr
Hanno qualcosa in comune con le lampadine. Dal punto di vista fisico il fenomeno che "accende" le aurore è del tutto analogo a quello che fa funzionare le lampade al neon, dove gli elettroni eccitano gli atomi di un gas rarefatto rendendolo incandescente, il tutto a basse temperature (rispetto a quanto avviene, per esempio, con una lampada a incandescenza). Nella foto: un'aurora australe fotografata dalla ISS.
Foto: © André Kuipers/ESA/NASA
Furono spesso interpretate come cattivi presagi. Soprattutto in antichità, e nei paesi dove il loro avvistamento era estremamente raro, come in Grecia. Gli Inuit di Canada e Groenlandia, più abituati al fenomeni, le associavano ai giochi degli spiriti celesti; i popoli della Lapponia alle anime dei defunti. I Vichinghi in Norvegia vedevano nelle aurore fiamme divine provenienti dall'Aldilà, più o la stessa interpretazione che i Maori australiani davano delle aurore australi.
Foto: © Ronel Reyes, Flickr
Le fotocamere le vedono meglio. Le aurore sono in genere molto tenui, e alcune lunghezze d'onda, come quella del rosso, sono al limite della percezione dell'occhio umano. Le fotocamere sono spesso più sensibili, specie se sfruttate in foto a lunga esposizione, lontane da fonti di luce interferenti.
Foto: © Trond Kristiansen, Flickr
Sono piuttosto imprevedibili. Si può prevedere l'intensità dell'attività magnetica solare, e si conoscono con buona approssimazione le aree solitamente più soggette al fenomeno. Ma è impossibile sapere in anticipo quale direzione assumeranno le espulsioni di massa coronale solare, gli eventi che più frequentemente danno origine alle aurore, finché queste non si verificano. Questo rende l'appuntamento con le aurore polari una fortunata combinazione di eventi, una circostanza mai scontata e, per questo, ancora più magica. guarda anche:Le aurore boreali del 12-14 settembre 2014
Foto: © Jorma Luhta, Visit Finland, Flickr
