Gli scienziati che studiano il campo magnetico terrestre hanno scoperto che il suo battito cardiaco elettrico scorre nella direzione opposta a quanto previsto dai modelli di lunga data. La Terra è circondata da una vasta bolla magnetica chiamata magnetosfera, che protegge il pianeta dal vento solare, il flusso di particelle cariche che soffia costantemente dal Sole. Quando il vento solare si scontra con il campo magnetico terrestre, genera correnti elettriche e forze magnetiche che determinano il meteo spaziale, da aurore boreali da record a tempeste in grado di influenzare satelliti, reti elettriche e comunicazioni.
Per decenni, gli scienziati hanno creduto che la magnetosfera avesse una struttura elettrica semplice, con la carica positiva sul lato del mattino (“alba”) della Terra e la carica negativa sul lato della sera (“crepuscolo”), riflettendo il modo in cui i campi elettrici normalmente spingono le particelle cariche dalle regioni positive a quelle negative.
Ma nuovi dati satellitari e simulazioni al computer mostrano che il quadro è più complesso, e in parte capovolto. I risultati, descritti in uno studio pubblicato sul Journal of Geophysical Research: Space Physics, affinano la comprensione da parte degli scienziati di come le forze elettriche e magnetiche fluiscono attraverso l’ambiente spaziale terrestre, informazioni che potrebbero migliorare le previsioni del meteo spaziale e la protezione della tecnologia in orbita e a terra.
Un team guidato da Yusuke Ebihara, professore presso il Research Institute for Sustainable Humanosphere dell’Università di Kyoto in Giappone, ha scoperto che il lato mattutino della magnetosfera in realtà ha una carica negativa, mentre il lato serale è positivo.
Lo studio
Per giungere alle loro conclusioni, Ebihara e il suo team hanno analizzato i dati della missione Magnetospheric Multiscale (MMS) della NASA, che studia come l’energia solare si trasferisce in modo esplosivo nello spazio vicino alla Terra, studiando come i campi magnetici del Sole e della Terra si connettono e si disconnettono. Questo processo, chiamato riconnessione magnetica, rilascia in modo esplosivo l’energia solare nello spazio vicino alla Terra, alimentando tempeste e aurore.
I ricercatori hanno anche eseguito simulazioni al computer dettagliate per ricreare le condizioni intorno alla Terra sotto un flusso costante di vento solare. I risultati hanno confermato che i poli si comportano come previsto, ma le regioni vicine all’equatore sono invertite, con modelli di carica opposti che si estendono su un’ampia area.
“Nella teoria convenzionale, la polarità della carica sul piano equatoriale e al di sopra delle regioni polari dovrebbe essere la stessa“, ha affermato Ebihara. “Perché, allora, osserviamo polarità opposte tra queste regioni?“.
Questa inversione, ha aggiunto Ebihara, può essere spiegata dal movimento delle particelle cariche, piuttosto che dall’accumulo di elettricità statica. Quando l’energia solare colpisce il campo magnetico terrestre, provoca un vortice di plasma attorno al pianeta. Sul lato crepuscolare della Terra, il plasma scorre in senso orario e si muove verso i poli. Nel frattempo, le linee del campo magnetico terrestre corrono dall’emisfero australe a quello boreale, verso l’alto vicino all’equatore e verso il basso vicino ai poli.
Poiché il movimento del plasma e le linee del campo magnetico sono orientati in direzioni opposte, la loro interazione modifica il modo in cui la carica elettrica si accumula in diverse parti della magnetosfera, creando l'”inversione” osservata dagli scienziati.
“La forza elettrica e la distribuzione della carica sono entrambe il risultato, non la causa, del movimento del plasma“, ha affermato Ebihara.
Dimostrando che diverse parti della magnetosfera possono comportarsi in modi opposti, lo studio aggiunge sfumature ai modelli di come l’energia solare entra nell’alta atmosfera terrestre.
Queste scoperte potrebbero anche far luce sugli ambienti magnetici di altri mondi, come Giove e Saturno, le cui gigantesche magnetosfere interagiscono con il vento solare in modi simili, affermano gli scienziati.