Aurora boreale
framed|right|Un'aurora boreale sopra la foresta L' aurora boreale (così come l'aurora australe) è un fenomeno ottico caratterizzato dal manifestarsi di luce nel cielo notturno, a volte accompagnato da un suono basso e/o da un crepitio. Il fenomeno è chiamato aurora boreale quando si verifica nell'emisfero nord, e aurora australe nell'emisfero sud.
In entrambi i casi l'origine è la medesima ed è dovuta all'effetto visibile del vento solare che, intrappolato dal campo magnetico terrestre, si accumula nelle fasce di Van Allen. Quando la carica accumulata è troppa, ossia quando ci sono troppe particelle cariche, queste si scaricano verso l'atmosfera terrestre producendo gli effetti luminosi. Le aurore più potenti si producono dopo grandi flare o emissioni di materia della corona solare, quando il vento solare diventa notevolmente più intenso della media.
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Origine
L'origine dell'aurora si trova a 149 milioni di km dalla Terra, cioè sul Sole. Le particelle energetiche emesse dal Sole viaggiano nello spazio formando il vento solare. Questo vento si muove verso la Terra a velocità comprese tra 300 e 1000 chilometri al secondo, portando con sé parte del campo magnetico solare. Il vento distorce il campo magnetico terrestre creando una magnetosfera a forma di cometa, piena di plasma.
Il campo magnetico terrestre funziona come uno scudo, proteggendo la Terra dalle particelle energetiche e dalla radiazione del vento solare. La maggior parte di queste particelle "scivolano" sulla magnetosfera e passano oltre, ma alcune vengono catturate. Gli elettroni intrappolati nel campo magnetico terrestre sono accelerati lungo le linee di campo magnetico verso le regioni polari, e lì colpiscono l'atmosfera formando l'aurora.
Le aurore sono più intense quando sono in corso tempeste magnetiche causate da una forte attività delle macchie solari. La distribuzione dell'intensità delle aurore in altitudine mostra che si formano prevalentemente ad un altitudine di 100 km sopra la superficie terrestre. Sono in genere visibili nelle regioni vicine ai poli, ma possono occasionalmente essere viste molto più a sud, fino a 40° di latitudine.
Le particelle che si muovono verso la Terra colpiscono l'atmosfera attorno ai poli formando una specie di anello, chiamato l'ovale aurorale. Questo anello è centrato sul polo magnetico (diverso dal polo geografico) ed ha un diametro di 3000 km nei periodi di quiete, per poi crescere quando la magnetosfera è disturbata. L'ovale aurorale si trova generalmente tra 60° e 70° di latitudine nord o sud.
Aspetto
[[Immagine:Aurora_spaceshuttle.jpg|thumb|left|250px|Fotografia dell'aurora australe, presa dallo space shuttle in orbita nel maggio 1991, al massimo geomagnetico]].
La forma di un'aurora boreale è molto varia. Archi e brillanti raggi di luce iniziano a 100 km sopra la superficie terrestre e si estendono verso l'alto lungo il campo magnetico, per centinaia di chilometri. Gli archi possono essere molto sottili, anche solo 100 metri, pur estendendosi da orizzonte ad orizzonte. Possono essere quasi immobili e poi, come se una mano fosse passata su una lunga tenda, iniziare a muoversi e torcersi. Dopo la mezzanotte, l'aurora può prendere una forma a macchie e ognuna delle macchie spesso lampeggia più o meno ogni 10 secondi fino all'alba.
La maggior parte della luce visibile in un'aurora è di un giallo verdognolo, ma a volte i raggi possono diventare rossi in cima e lungo il bordo inferiore. In occasioni molto rare, la luce del sole può colpire la parte superiore dei raggi creando un debole colore blu. Ancora più raramente (una volta ogni 10 anni o più) l'aurora può essere rosso sangue da cima a fondo. Oltre a produrre luce, le particelle energetiche che formano l'aurora portano calore. Questo è dissipato come radiazione infrarossa o trasportato via dai forti venti dell'alta atmosfera.
La chimica dell'aurora
L'aurora è formata dall'interazione di particelle ad alta energia (in genere elettroni) con gli atomi neutri dell'alta atmosfera terrestre. Queste particelle possono eccitare (tramite collisioni) gli elettroni di valenza dell'atomo neutro. Tali elettroni ritornano quindi al loro stato iniziale, emettendo nel frattempo dei fotoni (particelle di luce). Questo processo è simile alla scarica al plasma di una lampada al neon.
I particolari colori di un'aurora dipendono da quali gas sono presenti nell'atmosfera, dal loro stato elettrico e dall'energia delle particelle che li colpiscono. L'ossigeno atomico è responsabile del colore verde (lunghezza d'onda 557,7 nm), e l'ossigeno molecolare per il rosso (630 nm). L'azoto causa il colore blu.
Variazioni del Sole e effetti sulla Terra
Il sole è una stella con alcune caratteristiche molto variabili, che cambiano con periodi che vanno da poche ore a centinaia d'anni. La direzione del campo magnetico interplanetario, e la velocità e la densità del vento solare, dipendono tutte dall'attività del Sole. Possono cambiare drasticamente in poco tempo e influenzare l'attività geomagnetica. Quando questa aumenta, il bordo meridionale dell'atmosfera boreale si muove verso sud. Anche le emissioni di materia della corona solare causano ovali aurorali più grandi. Se il campo magnetico interplanetario è rivolto in direzione opposta a quello terrestre il trasferimento di energia è più grande, e quindi le aurore sono più pronunciate.
I disturbi della magnetosfera terrestre sono chiamate tempeste geomagnetiche. Esse possono produrre cambiamenti improvvisi nella forma e nel moto dell'aurora, chiamati sottotempeste aurorali. Le fluttuazioni magnetiche di tutte queste tempeste possono causare disturbi alla rete di energia elettrica, a volte facendo guastare alcuni apparecchi e causando blackout estesi. Possono anche influenzare il funzionamento delle radiocomunicazioni via satellite. Le tempeste magnetiche possono durare parecchie ore o anche giorni, e sottotempeste aurorali possono avvenire molto volte al giorno. Ogni sottotempesta genera centinaia di terajoule di energia, tanta quanta ne consumano gli interi Stati Uniti in dieci ore.
Collegamenti esterni
(in inglese)
- http://www.sel.noaa.gov/pmap/index.html - informazioni sul monitoraggio magnetico da parte dei satelliti.
- http://www.northern-lights.no/
- http://www.auroresboreales.com
- http://virtual.finland.fi/finfo/english/aurora_borealis.html
- http://virtual.finland.fi/finfo/english/auroraborealis/aurora1.html
- http://www.aurorawebcam.com
- http://www.hickerphoto.com/northern-lights-pictures-cat.htm Northern Lights Pictures