Il vento solare "accende" le aurore di Giove, rendendo questo spettacolo nella lunghezza d'onda dei raggi X fino a 8 volte più brillante della norma, e centinaia di volte più energetico delle aurore polari terrestri.
È la conclusione di uno studio pubblicato sul Journal of Geophysical Research – Space Physics, il primo ad osservare le aurore gioviane durante un'espulsione di massa coronale (CME), un evento che scatena una tempesta solare particolarmente intensa.
Affascinanti sulla Terra, straordinarie dallo spazio. Sono le aurore, spettacoli di luci e colori visibili nei cieli polari innescati dal contatto tra le particelle cariche provenienti dal Sole e le molecole di ossigeno della ionosfera, la parte più alta della nostra atmosfera. L’interazione tra questi elementi eccita le molecole di O2 che assorbono energia. Quando, in seguito, cominciano a cederla all’ambiente circostante, emettono luce a varie lunghezze d'onda, dando così vita a questa magia elettromagnetica.
Ma le aurore non sono un'esclusiva della Terra: possono manifestarsi anche su altri pianeti e nel corso degli anni le missioni condotte nel Sistema Solare sono riuscite a immortalarne alcune in modo più o meno nitido.
Nella foto: un'aurora boreale vista dalla Stazione Spaziale Internazionale.
Foto: © NASA
Ecco come appare un'aurora su Giove. La foto è stata scattata dal telescopio spaziale Hubble e mostra grandi scie luminose sopra il polo nord del pianeta.
Secondo gli astronomi sono generate dall'interazione tra il campo magnetico di Giove e quello delle sue tre lune, visibili anche nell'immagine: Io a sinistra, Ganimede al centro, Europa sulla destra. Per avere informazioni più precise su questo fenomeno dovremo attendere il 2016, quando su arriverà vicino a Giove la navicella spaziale Juno con il suo carico di strumenti.
Fenomeni simili alle aurore sono stati osservati dalla sonda Galileo sulle lune stesse del pianeta, in particolare su Io. Sarebbero generate dalle interazioni tra particelle cariche e l'atmosfera del satellite.
Foto: © CREDIT: JOHN CLARKE (UNIVERSITY OF MICHIGAN) AND NASA
Di Nettuno sappiamo ancora molto poco: le foto più ravvicinate del pianeta risalgono a un flyby, cioè un sorvolo, della sonda Voyager 2 del 1989.
Il campo magnetico di questo pianeta è molto più complesso rispetto a quello terrestre: per questo motivo le aurore di Nettuno, anche se più deboli rispetto alle nostre visto la distanza maggiore dal Sole, coinvolgono zone molto ampie del pianeta e non solo i poli magnetici.
Foto: © NASA
Tra le aurore più spettacolari del Sistema Solare ci sono sicuramente quelle di Saturno. Quella immortalata nella foto qui sopra è stata ripresa dalla sonda Cassini, in orbita attorno al pianeta dal 2004.
Secondo la NASA questi fenomeni possono essere messi in relazione con l'attività solare e con gli sciami di particelle cariche che investono Saturno.
Foto: © NASA
Urano è un altro pianeta del nostro Sistema Solare di cui sappiamo poco: la missione Voyager 2 lo ha avvicinato nel 1986 e in quell'occasione ha raccolto alcune informazioni sulle sue aurore. La foto qui sopra però è più recente, del 2011, ed è stata scattata dal telescopio spaziale Hubble che ha immortalato il fenomeno.
Un'eruzione solare particolarmente intensa era arrivata a colpire anche Urano, dando così vita alle aurore visibili nell'immagine (i due puntini più chiari). Secondo gli astrofisica della NASA le aurore appaiono molto lontane dai poli magnetici di Urano a causa dell'inclinazione particolarmente spinta del suo asse di rotazione.
Foto: © NASA/ESA
Marte non ha un campo elettromagnetico intrinseco quindi, in base a ciò che abbiamo detto, non dovrebbe ospitare fenomeni simili alle aurore. Eppure il pianeta rosso ha un magnetismo superficiale residuo nella sua crosta che è sufficiente per creare giochi di luce nell'atmosfera (peraltro poco densa).
Negli ultimi 10 anni di osservazioni sono state registrate diverse aurore nei punti di intersezione di questi campi magnetici.
Foto: © NASA
fatti più in là. Sulla Terra, le aurore polari si formano nella luce visibile per interazione del vento solare con l'atmosfera terrestre. Su Giove le dinamiche sono un po' diverse. Se l'origine delle aurore gioviane (visibili solo nei raggi X) è ancora da chiarire, durante le tempeste solari queste si intensificano.
Le particelle cariche comprimono la magnetosfera di Giove, spostandone il limite anche di due milioni di chilometri; questo tipo di interazione scatena emissioni ai raggi X particolarmente potenti nelle Luci del Nord di Giove, che coprono un'area più estesa della superficie terrestre.
William Dunn, ricercatore del Mullard Space Science Laboratory dell'University College London, ha monitorato le aurore di Giove nei raggi X durante due osservazioni di 11 ore avvenute nell'ottobre 2011, in occasione di una prevista espulsione di massa coronale.
Hotspot. Durante la tempesta solare, l'aurora gioviana è apparsa 8 volte più brillante del solito; al suo interno, è stato osservato un punto particolarmente brillante (visibile nella foto ai raggi X in apertura) che ha pulsato come un faro, con una frequenza maggiore rispetto alla norma.
Juno, la sonda spaziale della Nasa che arriverà in orbita gioviana nell'agosto 2016, dovrebbe chiarire come si formino questi raggi X, che dal vento solare sono intensificati. I dati raccolti serviranno a studiare le interazioni del vento solare con la magnetosfera di altri oggetti celesti, come esopianeti, nane brune e stelle di neutroni.
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
I suoi colori saranno i primi a catturare i vostri sguardi, ma di eccezionale, in questa foto, non c'è soltanto l'aurora. Nello scatto panoramico del fotografo e giornalista astronomico canadese Alan Dyer, realizzato ad Alberta (Canada) il 5 giugno 2013, sono racchiusi diversi fenomeni celesti che già da soli varrebbero un intero servizio fotografico.
Iniziamo dall'arco della Via Lattea, che si estende in tutta la sua bellezza sulla destra dell'immagine; in direzione nord, appena più a sinistra del centro della foto, è visibile il bagliore giallo del perenne crepuscolo presente, alla latitudine dello scatto (51° Nord), nei giorni vicini al solstizio d'estate. Appena sopra, si scorgono le bande verdi e viola di una bassa aurora boreale.
I bagliori verdi che si intravedono nel cielo sono causati da una perenne luminescenza stratosferica dovuta al rilascio di energia degli atomi d'ossigeno nella parte superiore dell'atmosfera. Alla sinistra della casa, all'orizzonte, si intravede il brillio giallognolo dell'inquinamento luminoso cittadino, mentre, sulla sinistra, si scorge un'ospite speciale: la navicella cargo Einstein ATV ritratta nel suo viaggio verso la ISS.
Guarda anche la foto ingrandita su Flickr
The Amazing Sky, il sito di Alan Dyer
Foto: © Alan Dyer, amazingsky.net
Ma lo spettacolo doveva ancora continuare. Quattro notti dopo, il 9 giugno, Alan ha catturato un altro scatto mozzafiato, che documenta l'incontro tra le Luci del Nord e le nubi nottilucenti nella stessa area geografica, a sud della città di Alberta.
Le nubi nottilucenti, molto difficili da osservare, si formano in inverno alle alte latitudini, in condizioni climatiche particolarmente rigide, quando la luce del Sole al tramonto attraversa i sottili cristalli di ghiaccio sospesi nell'atmosfera.
Tutte le più belle foto di nuvole (guarda)
Foto: © Alan Dyer, amazingsky.net
«La principale difficoltà nel fotografare l'aurora e le nubi nottilucenti consiste nel trovarsi al posto giusto quando questi fenomeni si manifestano» racconta Dyer. «L'aurora è in parte prevedibile, ma riuscirai a raggiungere un luogo adatto per fare delle belle foto? Dev'essere lontano dalle aree urbane e con uno sfondo fotogenico. E soprattutto, il cielo sarà limpido? Nelle ultime settimane abbiamo perso molti interessanti fenomeni celesti qui, a causa delle cattive condizioni meteo».
Nella foto, un altro mix perfetto tra nubi nottilucenti e aurora boreale.
Lo spettacolo dell'aurora boreale in time-lapse: vai al video
Le più belle aurore boreali su Focus.it
Foto: © Alan Dyer, amazingsky.net
«Con le nubi nottilucenti non ci sono sistemi di previsione, e anche se appaiono potrebbero non farlo fino a mezzanotte o l'una. Catturare belle foto di nuvole nottilucenti significa stare svegli fino a tardi ogni notte serena vicina al solstizio d'estate. Non si dorme molto! E si possono fotografare anche nei dintorni di una città, a patto di trovarsi in un luogo con un orizzonte settentrionale fotogenico e basso».
Stellate mozzafiato sulle più caotiche città del mondo: il trucco fotografico
Notturno spaziale: immagini spettacolari delle notti terrestri viste dallo Spazio
Foto: © Alan Dyer, amazingsky.net
«Quando finalmente si manifesta un bel fenomeno celeste è piuttosto semplice ottenere delle belle foto con le macchine digitali. I tempi di esposizione dipendono dalla brillantezza del fenomeno e del cielo, ma è facile stabilirli dopo alcuni test. La fotocamera catturerà sempre maggiore intensità, struttura e colore di quanto l'occhio umano possa vedere».
Guarda anche il video delle nubi nottilucenti del 9 giugno:
Foto: © Alan Dyer, amazingsky.net
Altre volte lo spettacolo è da cercare molto al di fuori della nostra atmosfera. In questa foto, la congiunzione tra tre pianeti immortalata da Dyer il 26 maggio 2013. Mercurio, Venere e Giove si trovano in uno stretto "triangolo" nello scatto realizzato dal Dinosaur Provincial Park di Alberta (Canada).
Un'altra spettacolare congiunzione
Guarda anche le foto del transito di Venere sul Sole
Gioco di specchi tra Hubble, Venere e la Luna
Foto: © Alan Dyer, amazingsky.net
Un altro evento molto frequente ma difficile da immortalare: il passaggio della ISS sopra alle nostre teste. In questa foto con lenti "fish-eye" il passaggio della Stazione Spaziale sopra al Canada il 5 giugno. Al centro la Via Lattea e sullo sfondo le luci di una bassa aurora boreale.
Il moto delle stelle visto dalla ISS: vai al video
La Terra in time-lapse e una notte di temporali africani visti dalla ISS
Foto: © Alan Dyer, amazingsky.net
Un altro passaggio della ISS, questa volta la notte del 9 giugno. Il cielo appare più blu mentre la nostra base orbitante sfreccia da ovest ad est.
Foto: © Alan Dyer, amazingsky.net
