Le tempeste solari, i danni conseguenti e le loro classificazioni

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Credit: NASA

La meteorologia spaziale comincia dal Sole. Tutto comincia con un’eruzione che provoca un grande scoppio di luce, e dove le radiazioni conseguenti sono chiamate brillamenti solari. Una gigantesca nube di materiale solare, chiamata espulsione di massa coronale (CME), si mette in moto nello spazio, raggiungendo distanze considerevoli e arrivando ad impattare molto spesso contro il campo magnetico terrestre. Le tempeste geomagnetiche si verificano quando le particelle cariche provenienti dalla nostra stella interagiscono a lungo con il campo magnetico. Se i campi magnetici puntano in direzione nord scorrono intorno alla Terra, provocando dei lievi cambiamenti, ma se puntano verso Sud, in direzione opposta ai campi magnetici terrestri, gli effetti possono essere molto intensi. Questi cambiano nel tempo la forma della magnetosfera, e rappresenta la fase iniziale di una tempesta geomagnetica. La fase successiva può durare più giorni, penetrando sempre di più nei pressi del pianeta. Durante questa fase si verificano le bellissime aurore boreali a latitudini sempre più basse. Come ben sappiamo, questa fase può danneggiare i satelliti presenti in orbita. La fase finale di una tempesta geomagnetica riporta allo stato originale la magnetosfera. Le tempeste non sempre richiedono un’espulsione di massa coronale. Lievi tempeste possono essere causate da un fenomeno chiamato regione di interazione co-rotante. Queste regioni di intensi campi magnetici si formano quando i venti solari ad altà velocità, sorpassano quelli più lenti, creando modelli complessi di fluttuanti campi magnetici. Anche questi possono interagire con la magnetosfera e creare da deboli a moderate tempeste geomagnetiche.

Vento solare e campo magnetico terrestre

CLASSIFICAZIONI – Le tempeste sono misurate da strumenti che misurano la variazione della componente orizzontale del campo magnetico. In base a questa misura, le tempeste geomagnetiche sono suddivise in categorie comprese tra la G1 (minore) e la G5 (estrema). Nei casi più estremi possono verificarsi seri danni alle reti elettriche, al funzionamento dei veicoli spaziali e ai satelliti di rilevamento. Le espulsioni di massa coronale e i brillamenti solari possono trasportare radiazioni composte da protoni e particelle cariche. La radiazione è bloccata dalla magnetosfera terrestre, la quale protegge la popolazione da effetti devastanti. Un esempio opposto è dato dagli effetti su Venere, priva di campo magnetico, sul quale parte dell’atmosfera viene praticamente sottratta dalle eruzioni più violente. Le tempeste di radiazioni solari vengono classificate su una scala che va da S1 (minore) a S5 (estreme), determinate dalla velocità delle perticelle solari in un dato spazio nell’atmosfera. Ai loro estremi, tempeste di radiazioni solari possono causare completi black-out alle alte frequenze radio, alla memoria e ai sistemi di imaging sui satelliti, l’avvelenamento da radiazioni agli astronauti all’esterno della magnetosfera terrestre, ed enormi black-out elettrici. I black-out radio si verificano quando uno scoppio di raggi X proveniente da un brillamento solare colpisce l’atmosfera terrestre. I raggi X disturbano uno strato dell’atmosfera terrestre nota come Ionosfera, attraverso la quale le onde radio viaggiano. I continui cambiamenti nella ionosfera modificano i percorsi delle onde radio che si muovono, degradando così le informazioni che trasportano. Questo riguarda sia l’alta che la bassa frequenza delle onde radio simili. La perdita di comunicazione radio a bassa frequenza provoca misurazioni GPS errate, e possono inoltre colpire le applicazioni che governano il posizionamento satellitare. I black-out radio vengono valutati su una scala da R1 (minore) a R5 (estremo).