Ogni 12 secondi il Solar Dynamics Observatory - l'SDO, il telescopio della Nasa in orbita geosincrona a 36.000 km dalla Terra - fotografa la nostra stella in dieci differenti lunghezze d'onda. In fase di elaborazione delle immagini a ogni lunghezza d'onda è assegnato un colore.
Per realizzare questo video di 30 minuti un team di specialisti ha lavorato circa 10 ore per ogni minuto di montato, per portare la risoluzione a 4K (3840×2160 pixel, Ultra HD): per vedere l'originale (download dai Nasa Goddard Media Studios) dovete avere un display Ultra HD (3840×2160 o 4096×2160 pixel), ma anche dallo schermo del computer lo spettacolo è straordinario e ipnotico.
Ecco le singole immagini che, unite insieme, compongono il collage della fotografia precedente. Ciascuna di esse è stata realizzata grazie ai dati recentemente raccolti da SDO, il Solar Dynamics Observatory della NASA che proprio in questi giorni compie i 3 anni intorno al Sole (guarda il video della NASA con le immagini più spettacolari della nostra stella). Per catturare e svelare i segreti del nostro astro, SDO è in grado di generare immagini ad altissima risoluzione, fino a 4.096x4.096 pixel ossia circa 8 volte maggiore di quella tipica di un televisore ad alta definizione.
Per far questo, SDO ha a disposizione due strumenti chiamati AIA (Amospheric
Imaging Assembly) e HDMI (Helioseismic and Magnetic Imager) che
permettono di realizzare fotografie in dieci diverse lunghezze d’onda e
immagini che contengono dati sul campo magnetico e
sulla velocità della materia espulsa dal sole.
Ma perchè è necessario fotografare il Sole filtrando la luce solare in tante lunghezze d'onda, dalla gamma della luce visibile fino all'estremo
ultravioletto? Anche se guardandola a occhio nudo la nostra stella sembra alquanto tranquilla, in realtà i fenomeni atomici che avvengono al suo interno emettono radiazioni molto energetiche, ma invisibili ai nostri occhi, che vanno dall'estremo ultravioletto ai raggi X. Selezionando dal flusso di radiazione che arriva dal Sole solo determinate lunghezze d'onda è possibile osservare separatamente il comportamento di strati differenti del nostro astro, isolandone i fenomeni nella speranza di comprendere sempre di più il modo in cui l'atmosfera solare interagisce con la superficie di questa gigantesca sfera di gas.
Le immagini che seguono mostrano il Sole visto da ciascuno dei 13 filtri utilizzati da SDO nella sua missione alla scoperta dei segreti della nostra stella.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Questa immagine, chiamata "dopplergramma", è prodotta dallo strumento HMI della sonda SDO e fornisce informazioni sulla velocità di rotazione della superficie solare, chiamata fotosfera.
A causa del movimento rotatorio, in ogni momento una parte del disco solare si avvicina al punto di osservazione alla velocità di circa 2 km/s, mentre la parte opposta si allontana alla stessa velocità. In particolare, le zone più scure dell'immagine raffigurano le regioni in avvicinamento, mentre quelle che si allontanano sono le più chiare.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Il Magnetogramma, anch'esso prodotto dallo strumento HMI, mostra le mappe del campo magnetico solare sulla sua suerficie. Le zone più scure indicano linee di campo magnetico che puntano in direzione opposta alla Terra, mentre le zone più chiare indicano quelle dirette verso il nostro pianeta. Anche in questo caso, la regione osservata è la fotosfera.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Questa è forse l'immagine più familiare della nostra stella. Effettivamente mostra la superficie solare incorporando un ampio spettro di luce visibile all'occhio umano. La regione osservata è ancora una volta la fotosfera, che risulta punteggiata da alcune macchie solari.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
In questa immagine, prodotta dallo strumento AIA filtrando la luce solare a 1700 Å (angstrom), è raffigurato il continuum ultravioletto. La temperatura solare associata a questo filtro è 4500 gradi Kelvin (circa 4.200°C). In questo caso, le regioni osservate sono due: la fotosfera e la cromosfera, ossia quel sottile strato atmosferico che circonda la superficie solare (fotosfera), nel quale la temperatura inizia ad aumentare.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Questa immagine mostra il continuum della luce bianca, prodotta dallo strumento AIA con picco di sensibilità a 4500 Å. La regione osservata è la fotosfera, mentre la temperatura solare corrispondente è pari a 6.000 gradi Kelvin, corrispondenti a circa 5.700°C.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
L'immagine, prodotta dallo strumento AIA a 1600 Å, è colorata artificialmente di giallo scuro in quanto la luce ultravioletta non è visibile direttamente dall'occhio umano.
A questa lunghezza d'onda è possibile registrare l'emissione luminosa prodotta da ioni di carbonio C IV, che indicano una temperatura pari all'incirca a 10.000 K. Queste emissioni luminose provengono sia dalla fotosfera che dalla cosiddetta "regione di transizione", uno strato sottile di atmosfera solare che si trova tra la cromosfera e la corona (ossia lo strato più superficiale dell'atmosfera solare), all'interno del quale le temperature salgono molto rapidamente.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Colorate solitamente di rosso, le immagini prodotte dallo strumento AIA a 304 Å catturano le emissioni provenienti da elio ionizzato (He II) a temperature intorno ai 50.000 K. A questa lunghezza d'onda, la luce registrata è quella emessa dalla cromosfera e dalla regione di transizione.
In questa immagine sono ben visibili alcuni enormi getti di plasma solare che si innalzano per migliaia di chilometri dalla cromosfera fino alla corona.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Proveniente principalmente da ioni di ferro (Fe IX) a temperature intorno ai 600.000 K, la luce registrata dallo strumento AIA a 171 Å mostra le emissioni provenienti dalla zona superiore della regione di transizione e dalla corona solare, in particolare da anelli coronali e zone che non fanno parte di regioni attive o di buchi coronali.
Le immagini prodotte a questa lunghezza d'onda solo tipicamente colorate in giallo oro.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Colorate di marrone chiaro, le immagini registrate dallo strumento AIA a 193 Å rappresentano emissioni provenienti essenzialmente dagli ioni di ferro-12 (Fe XII) con temperature intorno a 1.000.000 K e ferro-24 (Fe XXIV) con temperature sui 20.000.000 K. Mentre il ferro-12 permette di tracciare emissioni provenienti da regioni mediamente calde della corona solare, il ferro-24 è rintracciabile solo nel materiale caldissimo emesso durante i brillamenti solari.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Le immagini prodotte dallo strumento AIA a 211 Å, colorate tipicamente in viola, registrano le emissioni provenienti da ioni di ferro-14 (Fe XIV) a temperature di circa 2.000.000 K. Queste emissioni mostrano le regioni più calde e magneticamente attive della corona solare.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Le emissioni registrate dallo strumento AIA a 335 Å, colorate di blu, provengono da ioni di ferro-16 (Fe XVI) alla
temperatura di circa 2.500.000 K.
Come quelle precedenti, anche queste immagini mostrano le regioni magneticamente più attive della corona solare, ma in tal caso quelle ancora più calde di quelle filtrate a 211 Å.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Le emissioni registrate dallo strumento AIA a 94 Å, ossia nell'ultravioletto estremo, provengono da ioni di ferro-18 (Fe XVIII) a temperature di circa 6.000.000 K, raggiungibili solo in regioni della corona in cui è in corso un brillamento solare. Le immagini sono colorate artificialmente in verde.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Colorate in verde acquamarina, le emissioni registrate dallo strumento AIA a 131 Å provengono dagli ioni di ferro-20 (Fe XX) e ferro-23 (Fe XXIII) , ossia materiale emesso tipicamente nel corso di brillamenti solari a temperature comprese tra i 10 e i 16 milioni di K.
Foto: © © NASA/SDO/Goddard Space Flight Center
Il 31 agosto 2012 un incredibile brillamento solare è stato osservato dal Solar Dynamics Observatory, un potentissimo telescopio solare (è soprannominato l’Hubble del Sole) in orbita attorno alla nostra stella.
Quando avviene il brillamento, l’energia rilasciata – paragonabile a quella di miliardi di tonnellate di tritolo – fuoriesce sotto varie forme: soprattutto raggi gamma e raggi X, ma anche particelle come elettroni e protoni.
In questo caso l’emissione di massa coronale (detta anche CME, coronal mass ejections) non era rivolta in direzione della Terra e il flusso di particelle cariche ha influenzato soltanto parzialmente la magnetosfera della Terra, provocando spettacolari aurore a partire dalla notte del 3 settembre.
Tutto sul Solar Dynamics Observatory
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio/SDO
Foto: © Solar Dynamics Observatory
Come nascono le tempeste solari? L’origine è un brillamento, ossia un’esplosione che si produce nella fotosfera (la superficie visibile) del Sole dove la temperatura si aggira tra i 4.000 °C e gli 8.000 °C.
Molto spesso le esplosioni avvengono in prossimità di una macchia solare (aree più scure del Sole) dove il campo magnetico locale si contorce fino a spezzare le proprie linee e ricomporsi nuovamente, come si può vedere nel video più in basso, relativo proprio al brillamento del 31 agosto, ripreso in HD da SDO e da altri due osservatori solari spaziali: SOHO e Stereo.
Ma quanto sono grandi le macchie solari? Scoprilo nel blog Una finestra sull'Universo
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio/SDO
Video: SDO/Nasa
Sembra un ritratto alla Andy Warhol o un autoscatto realizzato con Photoboot (un software della Apple). In realtà è la stessa eplosione, o meglio espulsione di massa coronale, ripresa da SDO in quattro diverse lunghezze d'onda ultraviolette. In senso orario da sinistra in alto, le lunghezze d'onda sono: 335, 171, 131, 304 ångström.
Quando avviene il brillamento, l’energia rilasciata – paragonabile a quella di miliardi di tonnellate di tritolo – fuoriesce sotto varie forme: soprattutto raggi gamma e raggi X, ma anche particelle come elettroni e protoni.
La velocità con cui viaggiano le particelle cariche è incredibile. Nel caso del brillamento del 31 agosto 2012 le particelle hanno viaggiato a quasi 1500 km al secondo.
A seconda dell’intensità, misurata in watt per metro quadrato, le esplosioni si classificano in 5 classi (A, B, C, M, X), dove ogni classe è 10 volte più potente della precedente. In tempi recenti l’esplosione peggiore si è registrata il 4 novembre 2003 (livello X45), ma quest’anno si sono già succedute varie esplosioni M e una di tipo X.
Quella del 31 agosto è stata classificata -preliminarmente – come un esplosione di classe media.
In questa foto sono state sovrapposte le osservazioni a due diverse lunghezze d'onda nella radiazione ultravioletta.
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio/SDO
Un'altra immagine che sovrappone due diverse osservazioni di SDO.
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio/SDO
Secondo gli esperti quest'attività solare particolarmente "violenta" non cesserà fino alla fine del 2013. Il Sole, infatti, è in una fase di attività crescente, e raggiungerà il massimo proprio in quei mesi. Per fortuna le grandi esplosioni solari (coronal mass ejections, emissioni di massa coronale) sono rare e nessuno prevede di dover fare i conti con esplosioni come quella del 1859, quando le aurore boreali vennero osservate anche sugli Stati Uniti e in Europa e il telegrafo andò in tilt.
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio/SDO
L'impatto delle radiazioni solari con il campo magnetico terrestre ha dato origine a una tempesta solare (o geomagnetica) classificata di moderata entità. Ciò significa che, fortunatamente, la gigantesca espulsione di massa coronale non ha investito in pieno il nostro pianeta.
Gli effetti più incredibili di questa tempesta solare sono state le meravigliose aurore boreali che hanno illuminato il cielo del Nord Europa, dell'Alaska e del Canada (guarda in questo video lo spettacolo dell'aurora polare vista dallo spazio).
Guarda anche le più belle aurore polari
La Terra negli ultimi giorni è stata investita dalla più forte tempesta solare degli ultimi 7 anni.
Il 23 gennaio il Solar Dynamics Observatory (SDO) della NASA ha rilevato un'intensa eruzione solare (guarda il video di quella del 18 settembre 2011) nel corso della quale il Sole ha espulso enormi quantità di massa coronale (CME). Le particelle emesse (protoni ed elettroni) hanno viaggiato verso il nostro pianeta generando il cosiddetto “vento solare” che in sole 35 ore ha raggiunto la Terra.
L'impatto delle radiazioni cosmiche con il campo magnetico terrestre ha dato origine a una tempesta solare (o geomagnetica) classificata di moderata entità. Ciò significa che, fortunatamente, la gigantesca espulsione di massa coronale non ha investito in pieno il nostro pianeta.
Gli effetti più incredibili di questa tempesta solare sono state le meravigliose aurore boreali che hanno illuminato il cielo del Nord Europa, dell'Alaska e del Canada (guarda in questo video lo spettacolo dell'aurora polare vista dallo spazio).
Tuttavia, secondo il NOAA (l'Amministrazione Nazionale dell'Oceano e dell'Atmosfera) degli Stati Uniti le tempeste geomagnetiche possono provocare danni anche seri alle reti elettriche e alle sonde orbitanti, oltre che interferenze con i segnali GPS e le comunicazioni radio.
Per i prossimi mesi si prevede un'intensificazione dell'attività solare, che secondo gli esperti raggiungerà il suo massimo nel 2013.
Guarda anche le più belle aurore polari.
Foto: © SDO/NASA
