Tempesta solare: l’assalto invisibile

Impatti e preparazione di fronte all’inaspettato evento celeste

Rocco Michele Renna

La Terra si trova attualmente sotto l’assalto di una tempesta solare iniziata nella serata di venerdì 10 maggio, con previsioni di effetti più intensi per la giornata di sabato 11 maggio. Il Centro di previsione meteorologica spaziale dell’agenzia statunitense NOAA ha elevato il livello di allerta a G4, il secondo più alto nella scala di intensità delle tempeste solari. Questo livello di tempesta può avere impatti significativi sulla rete elettrica, sui sistemi di navigazione satellitare come il GPS, e causare problemi a satelliti e veicoli spaziali, oltre a offrire lo spettacolo delle aurore boreali visibili anche a basse latitudini.

Per comprendere meglio il fenomeno, abbiamo intervistato il professor Mauro Messerotti, docente di Meteorologia dello Spazio presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Trieste e ricercatore senior associato all’INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste.

Le tempeste solari sono perturbazioni energetiche originate dalle Regioni attive solari, aree caratterizzate da gruppi di Macchie solari in fotosfera, dove si concentrano campi magnetici di intensità elevata e polarità opposte. Queste regioni sono instabili e possono rilasciare energia in modo impulsivo attraverso i brillamenti solari. Questi eventi trasformano l’energia magnetica in energia cinetica, riscaldando il plasma dell’atmosfera solare fino a decine di milioni di gradi, e causando l’emissione di radiazione elettromagnetica, l’accelerazione di particelle e, talvolta, l’eiezione di bolle di plasma magnetizzato (CME) verso la Terra o altre direzioni.

Le conseguenze di una tempesta solare sono molteplici e possono influenzare diversi sistemi:

• Tecnologici: deterioramento dei pannelli solari, malfunzionamenti dei sensori di orientamento, accumulo di carica elettrica sui sistemi spaziali, e danni ai circuiti elettronici.
• Biologici: aumento dell’esposizione a radiazioni ionizzanti per astronauti e personale di volo su rotte polari.
• Comunicazioni: interruzione della propagazione delle onde corte e ricezione dei segnali GPS, con impatti sulla geolocalizzazione durante decollo e atterraggio degli aeromobili.
• Energetici: correnti elettriche intense in ionosfera che possono indurre interruzioni dell’energia elettrica e danni alle condotte, anche sottomarine.

Come per terremoti e tornado esiste la scala di intensità. Il livello G4 prevede impatti significativi sui sistemi tecnologici e naturali. Durante una tempesta geomagnetica, causata dall’arrivo di una CME, se la polarità magnetica è opposta a quella terrestre, particelle energetiche possono penetrare la magnetosfera, potenziando le aurore polari e rendendole visibili a latitudini insolitamente basse.

Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, non esiste una scala di intensità univoca per le “tempeste solari”. Generalmente, si fa riferimento all’intensità dei brillamenti solari che le hanno originate, misurata dai satelliti GOES in termini di picco di emissione nei raggi X “molli” (meno energetici). Le classi energetiche per i brillamenti a raggi X molli sono convenzionalmente suddivise in tre categorie: Classe C, Classe M e Classe X, in ordine crescente di energia di picco.

Lo Space Weather Prediction Center (SWPC) della NOAA ha sviluppato tre scale semi-empiriche per quantificare l’intensità delle perturbazioni e dei loro impatti:

1. Scala R. Disturbo e interruzione delle comunicazioni radio.
2. Scala S. Fluenza ed energia massima delle particelle energetiche (Tempesta di particelle).
3. Scala G. Intensità della perturbazione del campo geomagnetico (Tempesta geomagnetica).

Ognuna di queste scale è divisa in 5 livelli, con il livello 1 che indica impatti limitati e il livello 5 che segnala impatti catastrofici.

La Regione attiva AR 3664, di notevole grandezza e complessità, ha generato una serie di brillamenti a raggi X di classe M e X, molto energetici. Questa attività ha portato all’accelerazione di 5 CME (eiezioni di massa coronale) verso la Terra, che interagiranno con la magnetosfera terrestre tra il 10 e il 12 maggio 2024, causando significative perturbazioni del campo geomagnetico. Il SWPC della NOAA prevede una severa Tempesta geomagnetica di classe G4.

L’Italia, situata a latitudini intermedie, generalmente risente meno degli impatti di fenomeni perturbativi non eccessivamente intensi. Tuttavia, in questo caso, si possono prevedere perturbazioni significative delle comunicazioni radio, problemi nella ricezione dei segnali GPS e la possibilità di osservare fenomeni aurorali.

Recentemente, l’aurora boreale ha colorato di rosso i cieli delle Dolomiti e di altre regioni italiane come Lombardia, Trentino Alto Adige, Veneto, Friuli Venezia Giulia, Piemonte, Emilia Romagna, Toscana, Marche e Puglia. Questo fenomeno, sebbene raro, è stato reso possibile dalla quota elevata dell’evento, con avvistamenti anche a Roma. Si tratta del fenomeno noto come SAR (Stable Auroral Red), o “arco aurorale rosso stabile”.

La Terra è circondata da un sistema di correnti ad anello, distante tra i 10.000 e 60.000 km, che trasporta milioni di ampere, alimentate da protoni ad alta energia. Durante le tempeste geomagnetiche, l’aumento della corrente nell’anello è dovuto all’ingresso di nuovi protoni a bassa energia. Questo processo rilascia energia termica nell’alta atmosfera, che si manifesta sotto forma di archi SAR. L’energia rilasciata ionizza gli atomi di ossigeno nella parte alta della ionosfera, che emettono luce rossa, simile a quella osservata nelle parti più alte delle aurore.

In sintesi, mentre la comunità scientifica continua a monitorare questi straordinari fenomeni celesti, è essenziale che le infrastrutture tecnologiche e i protocolli di sicurezza siano adeguatamente preparati per mitigare gli effetti potenzialmente dannosi di una tempesta solare. La consapevolezza e la preparazione rimangono le nostre migliori difese contro le sorprese che l’universo può riservarci.

In conclusione, mentre gli scienziati monitorano e studiano questi fenomeni celesti, è fondamentale che le infrastrutture tecnologiche e i protocolli di sicurezza siano preparati per mitigare gli effetti potenzialmente dannosi di una tempesta solare. La consapevolezza e la preparazione sono le nostre migliori difese contro le sorprese che l’universo può riservarci.

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