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Come nascono le aurore boreali? Svelato finalmente il segreto della loro origine

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Gli scienziati hanno dimostrato i meccanismi fisici che stanno alla base dell’accelerazione degli elettroni da parte delle onde Alfven

Colorata, brillante, suggestiva. Gli aggettivi per descrivere le aurore boreale sono tantissimi ma ora questo spettacolo offerto da Madre Natura (e dal Sole) ha meno segreti. Un nuovo studio condotto dai fisici dell’Università dell’Iowa ha trovato le prove definitive di come nascono le aurore.

Attraverso una serie di esperimenti, gli scienziati hanno dimostrato i meccanismi fisici che stanno alla base dell’accelerazione degli elettroni da parte delle onde Alfven, in condizioni simili a quelle presenti nella magnetosfera terrestre. 

L’aurora boreale, che invade il cielo nelle regioni alle alte latitudini, da millenni affascina l’uomo ma il modo in cui si forma, sebbene teorizzato, non è mai stato dimostrato con certezza assoluta.

In un nuovo studio, il team di fisici guidato dall’Università dell’Iowa ha trovato prove definitive che esse siano prodotte da potenti onde elettromagnetiche durante le tempeste geomagnetiche. In particolare è emerso che i fenomeni, noti come onde di Alfven, accelerano gli elettroni verso la Terra, facendo sì che le particelle producano il familiare spettacolo di luci atmosferiche.

Lo studio, pubblicato il 7 giugno sulla rivista Nature Communications, conclude una ricerca decennale volta proprio a dimostrare sperimentalmente i meccanismi fisici per l’accelerazione degli elettroni da parte delle onde Alfven:

Le misurazioni hanno rivelato che questa piccola popolazione di elettroni subisce un'”accelerazione risonante” dal campo elettrico dell’onda di Alfven, simile a quella di un surfista che cattura un’onda e viene continuamente accelerato mentre si muove insieme all’onda stessa

ha spiegato Greg Howes, professore associato del Dipartimento di fisica e astronomia e co-autore dello studio.

Gli scienziati sanno che le particelle cariche emesse dal sole corrono a gran velocità verso il campo magnetico terrestre infrangendosi nell’atmosfera superiore, dove si scontrano con le molecole di ossigeno e azoto, lanciandole in uno stato di eccitazione. Queste molecole si “rilassano” emettendo luce e producendo le colorate sfumature che caratterizzano l’aurora boreale. La teoria è stata supportata da missioni spaziali che hanno spesso trovato onde Alfven che viaggiano verso la Terra sopra le aurore, presumibilmente accelerando gli elettroni lungo il percorso. 

L’idea che queste onde possano energizzare gli elettroni che creano l’aurora risale a più di quattro decenni fa, ma questa è la prima volta che siamo stati in grado di confermare definitivamente che funziona

ha aggiunto Craig Kletzing, professore del Dipartimento di Fisica e Astronomia.

Il fenomeno della “navigazione” degli elettroni sul campo elettrico di un’onda è un processo teorico noto come smorzamento di Landau, proposto per la prima volta dall’omonimo fisico russo nel 1946. Attraverso simulazioni numeriche e modelli matematici, i ricercatori ora hanno dimostrato che i risultati del loro esperimento concordavano con quanto teorizzato da Landau.

Magnetosfera aurora boreale

@Università dell’Iowa

Meravigliosi fuochi artificiali celesti che ora hanno meno segreti.

Fonti di riferimento: Università dell’Iowa, Università dell’Iowa, Nature Communications

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Giornalista pubblicista specializzata in Editoria, Comunicazione Multimediale e Giornalismo. Nel 2011 ha vinto il Premio Caro Direttore e nel 2013 ha vinto il premio Giornalisti nell’Erba grazie all’intervista a Luca Parmitano.
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