Questa foto della NASA cattura un'eruzione solare in azione. Guarda altre foto di macchie solari. NASA Glenn Research Center (NASA-GRC) Una canzone scritta da Hy Zaret e Lou Singer, poi reso popolare dalla band They Might Be Giants, afferma che "il sole è una massa di gas incandescente, una gigantesca fornace nucleare." A un esame più attento, sembra che questa classificazione iniziale del sole sia un po' troppo stretta. Si scopre che il sole è un corpo complesso che ancora non comprendiamo appieno.
Ma ecco quello che sappiamo:il sole è un oggetto enorme composto da intensamente caldo, gas ionizzati. Chiamiamo questo tipo di gas plasma ed è lo stato più comune della materia nell'universo. Gli atomi che compongono i gas del sole sono così caldi che non riescono a trattenere i loro elettroni. I gas scorrono in correnti attraverso il sole, portando con sé elettroni.
Se hai familiarità con gli elettromagneti, sai che una corrente elettrica può creare un campo magnetico. È il caso del sole. Il sole è circondato da un enorme campo magnetico. La rotazione del sole perpetua questo campo magnetico.
Per complicare le cose, gli oggetti caldi tendono ad espandersi. Il sole è un oggetto estremamente caldo. Ma il sole è anche grande e denso, il che significa che ha una forte attrazione gravitazionale. La gravità del sole bilancia la sua tendenza ad espandersi.
La combinazione di queste forze può far cambiare la superficie del sole in modi drammatici e talvolta violenti. Le correnti di gas provocano la torsione delle linee del campo magnetico. Ciò può impedire ai gas più caldi del nucleo solare di salire in superficie, creare macchie solari . Le macchie solari appaiono più scure rispetto al resto della superficie solare. Sono anche più fresche delle aree più luminose che le circondano.
Il gas caldo intrappolato sotto le macchie solari esercita una pressione sulle linee del campo magnetico che impedisce al gas di raggiungere la superficie. Questo avvolge le linee del campo magnetico in bobine più strette. Qualche volta, ancora più linee di campo si impigliano. Una volta ogni tanto, le linee del campo magnetico si srotolano senza troppi incidenti e la macchia solare svanisce quando i gas caldi salgono in superficie. Ma a volte la pressione continua ad aumentare fino a quando le linee del campo magnetico non si staccano improvvisamente, provocando un brillamento solare.
Skylab ha scattato questa immagine di un brillamento solare che erutta dal sole nel 1973. NASA Johnson Space Center (NASA-JSC) Un brillamento solare non è solo un'esplosione di gas caldi. Espelle onde di luce su tutto lo spettro. Ciò include la luce che non possiamo vedere, comprese le radiazioni sotto forma di raggi X e raggi gamma. Questi raggi possono essere pericolosi per l'uomo. Fortunatamente, l'atmosfera terrestre assorbe la maggior parte di questi raggi ad alta energia.
Questo non vuol dire che tutti siano al sicuro dopo un brillamento solare. Umani nello spazio o ad alta quota - a bordo di un aeroplano, per esempio - potrebbe rischiare l'esposizione a radiazioni intense. Il danno a breve termine potrebbe includere irritazione della pelle. Le conseguenze a lungo termine potrebbero includere un aumento del rischio di sviluppare il cancro della pelle. Ma è probabile che qualsiasi essere umano colpito alla fine si riprenderà dall'esposizione.
Anche l'elettronica è vulnerabile a questi raggi. Se i raggi ad alta energia dovessero colpire un satellite, potrebbero strappare elettroni dai componenti metallici, ionizzandoli. Quando gli elettroni si liberano, potrebbero cortocircuitare l'elettronica all'interno di un satellite. Potrebbero anche creare un campo magnetico che danneggerebbe i sistemi del satellite. Alcuni satelliti hanno una schermatura per proteggerli da questi raggi, ma molti sono ancora vulnerabili.
Poiché la nostra atmosfera assorbe la maggior parte di questi raggi pericolosi, i sistemi terrestri sono abbastanza al sicuro dai brillamenti solari. Ma un altro evento solare chiamato a espulsione di massa coronale (CME) può causare seri problemi agli impianti elettrici qui sulla Terra. Durante un ECM, le fluttuazioni dei campi magnetici del sole fanno sì che un'ampia porzione della superficie del sole si espanda rapidamente, espellendo nello spazio miliardi di tonnellate di particelle. A volte i CME accompagnano i brillamenti solari, ma non tutti i brillamenti solari producono CME e non tutti i CME accompagnano i brillamenti solari.
A differenza di un brillamento solare, una CME non produce luce intensa. Ma produce un'onda d'urto magnetica che si estende per miliardi di miglia nello spazio. Se la Terra è sul percorso di quell'onda d'urto, il campo magnetico del nostro pianeta reagirà all'evento. È simile a quello che succede se metti un magnete debole accanto a uno forte. Il campo del magnete debole si allineerà al campo del magnete forte. Un'onda d'urto magnetica proveniente dal sole potrebbe causare uno spostamento imprevedibile dell'allineamento del campo magnetico terrestre.
Le belle luci non sono l'unica conseguenza di un CME. Le fluttuazioni magnetiche possono causare il guasto delle bussole. E poiché i campi magnetici possono indurre elettricità, qualsiasi conduttore potrebbe diventare un induttore. Un potente CME potrebbe indurre elettricità in grandi, potenti conduttori. Ciò potrebbe sovraccaricare i sistemi elettrici e causare danni ingenti.
Prossimo, daremo un'occhiata esattamente a quanto male potremmo essere dopo un enorme evento CME.
Spettacolo di luciLe luci del nord e del sud sono esempi osservabili di come una CME può influenzare la Terra. Le luci colorate derivano da particelle subatomiche che si muovono a velocità incredibile, che provoca la ionizzazione di gas come ossigeno e azoto. Quando gli atomi nei gas si ricombinano con gli elettroni, emettono luce. Ciò accade principalmente dove le linee del campo magnetico terrestre convergono ai poli magnetici del pianeta.
Una potente tempesta solare potrebbe causare l'interruzione delle linee elettriche in un intero continente. © iStockphoto.com/prluka Anche se un brillamento solare da solo potrebbe non essere sufficiente a causare problemi sulla superficie terrestre, un CME potente è un'altra storia. Infatti, enormi CME hanno colpito la Terra in passato. Ma non eravamo così avanzati nell'elettronica, né abbiamo fatto affidamento su di loro così pesantemente l'ultima volta che un CME ci ha davvero schiaffeggiato.
Nel 1859, un enorme CME ha causato enormi fluttuazioni magnetiche nella Terra magnetosfera -- il campo magnetico che circonda il pianeta. Le persone che vivono a sud fino a Cuba hanno assistito al fenomeno dell'aurora boreale. Bussole e sistemi telegrafici fallirono. Scienziati e accademici hanno discusso la causa di tutto il trambusto. Ora sappiamo che era dovuto a un ECM. La CME era così massiccia che ha causato quella che chiamiamo una supertempesta solare.
Oggi, dipendiamo molto più dall'elettronica e dall'elettricità di quanto non facessimo nel 1859. Se una simile supertempesta solare dovesse colpirci ora, saremmo nei guai. Le forze magnetiche indurrebbero elettricità in qualsiasi conduttore di grandi dimensioni. Ciò include i trasformatori di potenza e la rete elettrica stessa.
Questa non è la fine delle cattive notizie. La rete elettrica in Nord America funziona quasi a pieno regime. Non sarebbe in grado di gestire l'aumento del carico elettrico di una supertempesta solare. Le linee elettriche potrebbero incurvarsi e persino spezzarsi di conseguenza. Enormi interruzioni di corrente potrebbero interessare gran parte del continente. Le fluttuazioni magnetiche interferirebbero con i segnali radio, e anche i sistemi di comunicazione e satellitari crollerebbero.
Potrebbero volerci settimane o mesi per riparare il danno. Durante quel periodo, la gente non avrebbe modo di scoprire cosa stava succedendo. I servizi di emergenza dovrebbero affrontare serie sfide. Anche se i campi magnetici probabilmente non metterebbero in cortocircuito i singoli dispositivi elettronici come telefoni cellulari o computer, i sistemi di comunicazione potrebbero fallire a livello regionale. In altre parole, i piccoli dispositivi funzionerebbero ancora ma non avrebbero i servizi di cui hanno bisogno per essere utili.
È possibile che un CME possa persino influenzare il tuo computer e causare problemi. Nella maggior parte dei casi, un semplice riavvio risolverebbe il problema. Ma con la perdita della rete elettrica, saresti limitato dalla carica della batteria. Una volta esaurito, saresti bloccato.
Non c'è modo di prevenire una supertempesta solare, ma ci sono misure che possiamo adottare per limitare l'impatto di una CME. Uno è la revisione del sistema della rete elettrica. Abbiamo bisogno di una rete intelligente che non funzioni così vicino alla capacità come la nostra rete attuale. Dobbiamo anche sviluppare schermature per proteggere il più possibile la nostra infrastruttura elettrica dalle fluttuazioni magnetiche.
Anche in questi scenari peggiori, le supertempeste non spazzano via tutti i sistemi elettrici del pianeta. Alcune regioni rimarrebbero relativamente inalterate. Sarebbe necessario un evento solare di magnitudo senza precedenti per spazzare via i sistemi elettrici in tutto il pianeta. Ma anche un modesto CME potrebbe dimostrare quanto siamo vulnerabili agli scoppi d'ira magnetici del sole.
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