Nuova luce sugli spettri rossi, il misterioso fenomeno elettrico nella Ionosfera

72822_webAlcune scariche elettriche possono fuoriuscire dalla parte superiore dell’atmosfera compresa tra i 70 e i 110 chilometri sulla superficie terrestre, in contrasto ai fulmini tradizionali che si scaricano tra nubi o verso il suolo ad altezze notevolmente inferiori. Si tratta di un fenomeno sino ad ora poco conosciuto accomunato ai fenomeni temporaleschi, di regola associato alla ionizzazione dell’aria e raramente  osservabile a occhio nudo. Gli spettri rossi in genere hanno una durata inferiore ai dieci millesimi di secondo e si manifestano in corrispondenza di fulmini di elevata intensità di corrente elettrica. La loro colorazione, tipicamente rosso – blu, è dovuta alla forte presenza nell’atmosfera terrestre di azoto.
Compongono la famiglia dei TLEs, ovvero Transient Luminous Events, si formano al di sopra della cima delle celle temporalesche e possono essere singoli o multipli. L’attività elettrica terrestre non coinvolge solo la troposfera ma anche la regione sovrastante, fino a livello ionosferico. Talvolta può succedere che la sommità positiva della nube perda la carica positiva (che si scarica al suolo), e quindi la regione di carica negativa, rimasta isolata, possa quindi creare un intenso campo elettrico con la ionosfera. Il campo elettrico accelera gli elettroni verso la ionosfera che, urtando le molecole atmosferiche, ne eccitano i livelli energetici. Quando le molecole tornano al loro stato fondamentale emetteranno della radiazione elettromagnetica, rendendo visibile il percorso delle cariche negative. Questa è l’origine dei red sprites, studiati in modo sistematico a partire dal 1989 dall’Università del Minnesota. La loro fisica di base non è ben compresa, nè se ne conosce l’eventuale effetto sul clima. Rappresentano sicuramente un qualche tipo di trasferimento di energia con una luminosità superficiale molto bassa. La loro frequenza è pari a circa l’1% di quella dei fulmini comuni. Insomma, sono molte ancora le domande senza risposta in merito a questi fenomeni, e gli scienziati con l’arrivo della calda stagione, monitorano i sistemi temporaleschi con una serie di telecamere installate sui monti ad alta quota.
spettri rossiOra, un team di ricercatori ha dimostrato che questi fenomeni possono essere utili nel telerilevamento della ionosfera inferiore. “Stiamo cercando di capire le origini di questo fenomeno”, ha detto Victor Pasko, professore di ingegneria elettrica, alla Penn State University.Vorremmo sapere come si avviano e come si sviluppano.” In un video i ricercatori hanno osservato le dinamiche di formazione, utilizzando i dati per modellare e riprodurre le stesse dinamiche. Recenti studi di modellazione dimostrano che le irregolarità di plasma nella ionosfera sono una condizione necessaria per l’avvio di queste “scintille”. Gli scienziati hanno quindi sviluppato un modello sull’evoluzione e sull’origine di queste scariche elettriche, divulgandone i risultati sul numero del 7 Maggio della rivista Nature Communications. L’attento esame del video ha mostrato come i filamenti in basso si formino molto più rapidamente che nella diffusione orizzontale, portando i ricercatori a suggerire che le irregolarità del plasma localizzato causino la propagazione delle “fiamme”. Un’altra possibile fonte delle irregolarità sono gli eventi meteorici. La regione D della ionosfera è nella parte superiore dell’atmosfera, dove sono comuni gli impatti di metoroidi prima di essere disgregati dall’attrito atmosferico. Lo studio potrebbe avere una grande utilità sulla comprensione dei vari fenomeni naturali e sulle comunicazioni radio a frequenza molto bassa.

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