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Le anomalie del campo magnetico della Terra

Il campo magnetico della Terra non è una sfera, e ai due poli c'è una sorta di imbuto che converge verso il suolo - lì si infila il vento solare e ci sono anomalie atmosferiche che la scienza non sa spiegare.

vento solare e magnetosfera
Illustrazione: il vento solare incontra il campo magnetico della Terra. | ESA

Ogni secondo che passa il Sole rilascia qualcosa come un milione e mezzo di tonnellate di materiale che si propaga nello Spazio alla velocità di centinaia di chilometri al secondo: è il vento solare, un flusso incessante di plasma che nel suo propagarsi investe anche il nostro Pianeta fin da quando nacque, 4,5 miliardi di anni fa. Per fortuna la Terra ha un suo scudo, altrimenti la vita in superficie sarebbe stata impossibile: è il campo magnetico, che devia il flusso del plasma tutto attorno al pianeta... dappertutto, tranne che in prossimità dei poli, dove il campo magnetico forma due strutture a imbuto note come cuspidi polari (vedi l'illustrazione qui sotto).

 

La magnetosfera e le cuspidi polari
La magnetosfera, ossia la regione di Spazio dove agisce il campo magnetico della Terra, e le due strutture a imbuto, le cuspidi polari, che appunto convergono ai poli. | Andøya Space Center

 

Che cosa avviene nelle cuspidi. Mark Conde, fisico dell'Università dell'Alaska a Fairbanks (USA), spiega che «la maggior parte della Terra è ben protetta dal vento solare, ma in prossimità dei poli il campo magnetico diventa una specie di imbuto dove il vento solare penetra e arriva fino all'atmosfera». Con la complicità di questi imbuti - le cuspidi polari - il vento solare ci regala il meraviglioso spettacolo delle aurore polari (vedi la fotografia qui sotto), ma allo stesso tempo, e a seconda della sua intensità, può causare seri problemi a molte delle nostre tecnologie: in prossimità dell'atmosfera il vento solare può infatti disturbare i satelliti e i segnali radio e GPS. Per avere un quadro più preciso di ciò che avviene nelle cuspidi polari e con lo scopo di migliorare i sistemi di protezione delle nostre tecnologie molte agenzie spaziali stanno esplorando le regioni delle cuspidi con speciali satelliti.

 

Aurora boreale a Hofn, nel sud-est dell'Islanda.
Aurora boreale a Hofn, nel sud-est dell'Islanda. | Camilla Paties / Focus.it

 

L'anomalia dell'atmosfera. Le missioni più recenti, partecipate da USA, Canada, Giappone e Norvegia, sono parte del programma Grand Challenge Iniziative: si tratta, al momento, di un insieme di nove missioni spalmate, tra il 2018 e il 2020, con l'obiettivo specifico di studiare le cuspidi polari. Le missioni utilizzano razzi sonda per voli suborbitali, ossia che non entrano in orbita terrestre: alti una ventina di metri, questi vettori possono raggiungere i 1.280 chilometri di quota e hanno il grande pregio di essere molto flessibili, nel senso che possono essere preparati e attrezzati con la necessaria strumentazione scientifica nell'arco di una quindicina di minuti, e sono perciò ideali per essere lanciati quando si vuole cogliere al volo un fenomeno che si presenta occasionalmente e dura poco tempo.

Le due missioni più recenti (NASA/JAXA) hanno raccolto dati su di una anomalia dell'atmosfera all'interno della cuspide sull'Artico, dov'è stata rilevata un'area dell'atmosfera più densa di una volta e mezzo rispetto a quella che la circonda. «È vero che si tratta di una piccola massa di circa 320 chilometri di diametro, e questo potrebbe far pensare a un fenomeno che non crea problemi. Pensate però che il cambiamento di pressione associato a un tale aumento di densità di massa, se si verificasse a livello del suolo, causerebbe un uragano continuo di intensità mai registrata prima sulla Terra», sottolinea Mark Conde, responsabile scientifico della Cusp Region Experimenti-2 (CREX-2).

Turbolenze e tempeste elettriche. Quel corpo atmosferico più denso rispetto a ciò che lo circonda crea vari problemi ai veicoli spaziali lo attraversano (per esempio i satelliti che seguono un'orbita polare): l'anomalia può "scuotere" il satellite alterandone la traiettoria, con conseguenze serie - anche per gli altri satelliti. La regione, turbolenta, disturba anche i messaggi radio e i GPS: «Che cosa siano esattamente quelle turbolenze ancora non è chiaro», spiega Joran Moen dell'Università di Oslo: «lì l'atmosfera si comporta come l'acqua di un fiume quando incontra un grande masso sul suo percorso. Il risultato è che i segnali GPS e di comunicazione radio possono inviare segnali inaffidabili agli aerei e alle navi che dipendono da essi». Moen spera che con le missioni NASA si riuscirà a distinguere i fenomeni turbolenti dell'atmosfera dalle onde elettriche presenti in quelle aree del Pianeta, e che come le turbolenze alterano i segnali GPS e radio. Distinguere tra i due "disturbi" è fondamentale per riuscire ad agire con successo sugli strumenti di comunicazione.

21 dicembre 2019 | Luigi Bignami