Il vento solare del sole colpisce quasi tutto nel sistema solare. Può interrompere la funzione dei satelliti della Terra e creare le luci delle aurore.

Un nuovo studio dei fisici dell'Università del Wisconsin-Madison ha imitato i venti solari in laboratorio, confermando come si sviluppano e fornendo un modello legato alla Terra per lo studio futuro della fisica solare.

Il nostro sole è essenzialmente una grande palla di plasma caldo, uno stato energetico della materia costituito da gas ionizzato. Mentre il sole gira, il plasma gira, pure. Questo movimento del plasma nel nucleo del sole produce un campo magnetico che riempie l'atmosfera solare. Ad una certa distanza dalla superficie del sole, nota come superficie di Alfvén, questo campo magnetico si indebolisce e il plasma si stacca dal sole, creando il vento solare.

"Il vento solare è molto variabile, ma ci sono essenzialmente due tipi:veloce e lento, " spiega Ethan Peterson, uno studente laureato nel dipartimento di fisica dell'UW-Madison e autore principale dello studio pubblicato online il 29 luglio in Fisica della natura . "Le missioni satellitari hanno documentato abbastanza bene da dove proviene il vento veloce, quindi stavamo cercando di studiare in modo specifico come viene generato il vento solare lento e come si evolve mentre viaggia verso la Terra".

Peterson e i suoi colleghi, compreso il professore di fisica Cary Forest, potrebbe non avere accesso diretto alla grande sfera di plasma del sole, ma hanno accesso alla prossima cosa migliore:la Big Red Ball.

La Big Red Ball è una sfera cava larga tre metri, con un potente magnete al centro e varie sonde all'interno. I ricercatori pompano gas elio, ionizzarlo per creare un plasma, e quindi applicare una corrente elettrica che, insieme al campo magnetico, agita il plasma, creando un'imitazione quasi perfetta del plasma rotante e dei campi elettromagnetici del sole.

Con il loro mini-sole in posizione, i ricercatori possono effettuare misurazioni in molti punti all'interno della palla, permettendo loro di studiare i fenomeni solari in tre dimensioni.

Primo, sono stati in grado di ricreare la Parker Spiral, un campo magnetico che riempie l'intero sistema solare chiamato per lo scienziato che per primo descrisse il vento solare. Sotto la superficie di Alfvén, il campo magnetico si irradia direttamente dal Sole. Ma su quella superficie, la dinamica del vento solare prende il sopravvento, trascinando il campo magnetico in una spirale.

"Le misurazioni satellitari sono abbastanza coerenti con il modello Parker Spiral, ma solo in un punto alla volta, così non saresti mai in grado di fare un simultaneo, mappa su larga scala di esso come possiamo in laboratorio." Dice Peterson. "Le nostre misurazioni sperimentali confermano la teoria di Parker su come viene creato da questi flussi di plasma."

I ricercatori sono stati anche in grado di identificare la fonte dei "rutti" del plasma solare, " piccolo, eiezioni periodiche di plasma che alimentano il lento vento solare. Con il plasma che gira, hanno sondato il campo magnetico e la velocità del plasma. I loro dati hanno mappato una regione in cui il plasma si muoveva abbastanza velocemente e il campo magnetico era abbastanza debole da poter rompere ed espellere radialmente il plasma.

"Queste espulsioni sono osservate dai satelliti, ma nessuno sa cosa li spinge, " Dice Peterson. "Abbiamo finito per vedere rutti molto simili nel nostro esperimento, e identificato come si sviluppano."

I ricercatori sottolineano che i loro esperimenti sulla Terra sono complementari, ma non sostituirmi, missioni satellitari. Per esempio, la sonda solare Parker, lanciato nell'agosto 2018, dovrebbe raggiungere e persino immergersi sotto la superficie di Alfvén. Fornirà misurazioni dirette del vento solare mai ottenute prima.

"Il nostro lavoro mostra che gli esperimenti di laboratorio possono anche arrivare alla fisica fondamentale di questi processi, " dice Peterson. "E poiché il Big Red Ball è ora finanziato come National User Facility, dice alla comunità scientifica:se vuoi studiare la fisica del vento solare, Tu puoi farlo qui."