Il vento solare è un flusso di particelle che esce dal sole a circa un milione di miglia all'ora e viaggia attraverso l'intero sistema solare. Proposta per la prima volta negli anni '50 dal fisico dell'Università di Chicago Eugene Parker, il vento solare è visibile nell'alone intorno al sole durante un'eclissi e talvolta quando le particelle colpiscono l'atmosfera terrestre, come l'aurora boreale, o aurora boreale.

Mentre il vento solare protegge la Terra da altre particelle nocive provenienti dallo spazio, le tempeste possono anche minacciare le nostre reti satellitari e di comunicazione.

Cos'è il vento solare?

La superficie del sole è rovente alle 6, 000 gradi Fahrenheit, ma la sua atmosfera, chiamato corona, è più di mille volte più caldo. È anche incredibilmente attivo; quei bagliori e quei cerchi sono l'alone che vedi intorno al sole quando c'è un'eclissi.

La corona è così calda che la gravità del sole non può trattenerla, così le particelle vengono lanciate nello spazio e viaggiano attraverso il sistema solare in ogni direzione. Mentre il sole gira, brucia e rutta, crea complessi vortici e vortici di particelle. Queste particelle, principalmente protoni ed elettroni, stanno viaggiando a circa un milione di miglia all'ora mentre passano la Terra.

Questo flusso di particelle, chiamato il "vento solare, " ha un enorme impatto sulle nostre vite. Ci protegge dai raggi cosmici vaganti provenienti da altre parti della galassia, ma gli effetti delle tempeste sulla superficie del sole possono anche influenzare le nostre reti di telecomunicazioni. Il vento rappresenterebbe anche una minaccia per gli astronauti che viaggiano attraverso spazio, quindi la NASA vuole ottenere una migliore comprensione delle sue proprietà.

Come è stato scoperto il vento solare?

Nel 1957, Eugene Parker era un assistente professore all'Università di Chicago quando iniziò a esaminare una questione aperta in astrofisica:le particelle vengono dal sole? Un tale fenomeno sembrava improbabile; L'atmosfera terrestre non defluisce nello spazio, e molti esperti presumevano che lo stesso sarebbe stato vero per il sole. Ma gli scienziati avevano notato uno strano fenomeno:le code delle comete, indipendentemente dalla direzione in cui viaggiavano, sempre puntato lontano dal sole, quasi come se qualcosa li stesse soffiando via.

Parker iniziò a fare i conti. Ha calcolato che se la corona del sole fosse di un milione di gradi, doveva esserci un flusso di particelle che si espandeva lontano dalla sua superficie, alla fine diventando estremamente veloce, più veloce della velocità del suono. In seguito chiamerà il fenomeno "vento solare".

"E questa è la fine della storia, tranne che non lo è, perché la gente ha detto subito, "Non ci credo, '", ha detto Parker.

Ha scritto un documento e lo ha presentato al Giornale Astrofisico ; la risposta dei revisori scientifici è stata rapida e pungente.

"Devi capire quanto questo suonasse incredibile quando l'ha proposto, " disse Fausto Cattaneo, un professore di astronomia e astrofisica a Chicago. "Che questo vento non solo esiste, ma sta viaggiando a velocità supersonica! È straordinariamente difficile accelerare qualsiasi cosa a velocità supersoniche in laboratorio, e non ci sono mezzi di propulsione."

Per fortuna, l'editore della rivista all'epoca era l'eminente astrofisico Subrahmanyan Chandrasekhar, Collega di Parker all'Università di Chicago. Neanche a Chandrasekhar l'idea piaceva, ma il futuro premio Nobel non riusciva a trovare niente di sbagliato nella matematica di Parker, così ha annullato i revisori e ha pubblicato il documento.

Solo tre anni dopo, quando una navicella spaziale della NASA chiamata Mariner II ha effettuato delle letture durante il suo viaggio verso Venere nel 1962, i risultati sono stati inequivocabili. "C'era il vento solare, soffia 24 ore su 24, 7 giorni su 7, " ha detto Parker.

In che modo ci influenza il vento solare?

La scoperta rivoluzionaria ha rimodellato la nostra immagine dello spazio e del sistema solare. Gli scienziati hanno capito che il vento solare non solo scorre oltre la Terra, ma in tutto il sistema solare e oltre. Inoltre ci protegge e ci minaccia.

"Il vento solare copre magneticamente il sistema solare, proteggere la vita sulla Terra da particelle di energia ancora più elevata provenienti da altre parti della galassia, "Ha spiegato l'astrofisica di UChicago Angela Olinto. "Ma colpisce anche le sofisticate comunicazioni satellitari che abbiamo oggi. Quindi comprendere la struttura precisa, la dinamica e l'evoluzione del vento solare è cruciale per la civiltà nel suo insieme".

Normalmente, Il campo magnetico terrestre ci protegge dalla maggior parte di queste particelle. Ma a volte, il sole "rutta, "lanciando un miliardo di tonnellate di materiale nello spazio volando a diverse migliaia di chilometri al secondo. Queste sono chiamate espulsioni di massa coronale, e se capitasse che una grossa colpisse la Terra, l'onda d'urto potrebbe causare caos e danni ai nostri sistemi di comunicazione. "Può far suonare il campo magnetico che circonda la Terra come una campana suonata, " ha detto il prof. Justin Kasper, un allume di UChicago ora fisico all'Università del Michigan. Uno scenario del genere genererebbe ogni tipo di disturbo:gli aerei perderebbero la comunicazione radio, Il GPS verrebbe espulso fino a miglia, e bancario, comunicazioni e sistemi elettronici potrebbero essere messi fuori uso.

Questo è effettivamente accaduto prima:nel 1859, una gigantesca eruzione solare conosciuta come l'evento di Carrington ha spento il telegrafo e i sistemi elettrici per giorni. L'aurora boreale era così forte che la gente riferiva di poter leggere un giornale alla sua luce anche all'una del mattino. "C'era uno splendore spaventoso all'orizzonte del Nord, da cui si levavano fantastiche spire di luce, e un roseo bagliore esteso, come un vapore tinto di fuoco, allo zenit, ", ha scritto il Cincinnati Daily Commercial.

Ma nel 1859, non dipendevamo dall'elettronica come lo siamo oggi. Uno studio del 2013 dei Lloyd's di Londra ha stimato che una tempesta simile che colpisce la Terra oggi potrebbe causare fino a 2,6 trilioni di dollari di danni ai soli Stati Uniti, e provocherebbe blackout diffusi e danni alle reti elettriche.

Ci sono alcune precauzioni che potremmo prendere se avessimo un preavviso, ecco perché gli ingegneri vogliono sapere quando è in arrivo una tempesta solare. Per fortuna, diversi veicoli spaziali in orbita attorno al sole scattano foto e le rimandano sulla Terra in modo che la NASA possa monitorare le eruzioni. (Puoi vedere le attuali condizioni meteorologiche spaziali qui.) Ma l'analisi di queste immagini richiede ancora che un'eruzione si manifesti prima sulla superficie del sole, che fornisce solo minuti o ore di avviso. Al momento, non c'è ancora modo di prevedere tali eruzioni prima che accadano.

Una migliore comprensione del vento solare contribuisce anche a un'altra impresa umana:i viaggi nello spazio. Alcune particelle del vento solare sono estremamente energetiche, e poteva praticare piccoli fori attraverso importanti attrezzature di veicoli spaziali, per non parlare dei corpi umani. Per proteggere gli astronauti, La NASA ha bisogno di capire i componenti, caratteristiche, e frequenze di tali particelle, nonché come prevedere in anticipo il tempo spaziale per viaggi sicuri.

Quali misteri rimangono sul vento solare?

Uno dei maggiori problemi che devono affrontare i meteorologi spaziali è che ancora non sappiamo perché l'atmosfera del sole sia molto più calda della superficie.

Nella vita di tutti i giorni, ti aspetteresti che la temperatura diminuisca costantemente man mano che ti allontani da una fonte di calore, come allontanare la mano da un fuoco. Ma non è quello che succede al sole. In questo caso, il calore viene dalla fusione che avviene nel nucleo del sole, che si raffredda gradualmente a 6, 000 gradi Fahrenheit in superficie, quindi schizza di nuovo fino a milioni di gradi nella corona.

Molte teorie sono state proposte. Gli scienziati sanno che l'intera superficie del sole è in continua agitazione ed eruzione; forse ci sono "nanoflares" più piccoli (ognuno che racchiude ancora l'energia di una bomba all'idrogeno da 10 megatoni) che erutta costantemente su tutta la superficie del sole che trasporta calore all'atmosfera. Ci sono anche campi magnetici che interagiscono sulla superficie del sole; è possibile che questi campi magnetici si colpiscano l'un l'altro con forza esplosiva miliardi di volte al secondo, "cancellandosi" a vicenda, ma riscaldando l'atmosfera nel processo.

Le domande a cui gli scienziati vorrebbero rispondere includono:

• Perché la corona è molto più calda della superficie del sole? Come accelera il vento solare allontanandosi dal sole?
• Quanto velocemente si muovono le particelle, e quanto si scaldano?
• I campi magnetici riscaldano le particelle, o ci sono onde meccaniche provenienti dalla superficie del sole? (o entrambi?)

Una comprensione più profonda di questi processi potrebbe aiutare a prevedere il clima spaziale che influenza la vita sulla Terra, rivelare di più sulle condizioni che dovrebbero affrontare gli astronauti in orbita sopra il nostro mondo e in viaggio per lunghe distanze, e persino fornire indizi su quali tipi di attività stellare potrebbero favorire l'abitabilità su pianeti lontani.

Ma per avere risposte, dobbiamo avvicinarci al sole stesso.

Cos'è la sonda Parker della NASA?

Gli scienziati sono stati ansiosi per una missione al sole da quando i viaggi spaziali sono diventati possibili. Non solo il sole è vitale per la vita sulla Terra, è anche di gran lunga la stella più vicina che possiamo studiare. Ma le temperature estreme hanno fatto sì che gli scienziati dovessero attendere lo sviluppo di una tecnologia in grado di proteggere la navicella dall'intenso calore e dalle radiazioni del sole.

Nel 2018, questo sogno finalmente si è avverato. La sonda solare Parker della NASA, che prende il nome da Eugene Parker in onore della sua ricerca pionieristica, ha iniziato un viaggio di sette anni verso la rovente corona del sole il 12 agosto. 2018. La sonda è l'oggetto più veloce costruito dall'uomo, viaggiando a più di 150, 000 miglia orarie. È così veloce che ha già fatto diversi viaggi intorno al sole.

Lo scudo termico della sonda, fatto di poco meno di cinque pollici di un composito di carbonio all'avanguardia, mantiene i delicati strumenti dell'imbarcazione a una temperatura di 85 gradi Fahrenheit, anche se la corona infuria alle 3, 000, 000 gradi all'esterno. (Tranne uno strumento particolarmente duro, costruito dall'allume di UChicago Justin Kasper, che sbircia intorno al bordo del velivolo per raccogliere le particelle del vento solare).

La sonda ha già inviato enormi quantità di dati sulla Terra, che ha portato a scoperte come bizzarri "torni indietro" nel vento solare.

Parker, poi 91, è volato a Cape Canaveral con la sua famiglia per assistere al lancio della navicella spaziale della NASA.

"Così tanto è stato fatto in questo lancio, e poi vedere tutto scomparire lentamente, svanire nel cielo notturno, sapendo che non tornerà mai più, è stata un'esperienza commovente, " ha detto Parker. "Raramente hai una missione spaziale che non si presenta con l'inaspettato, e in realtà diventerà più eccitante man mano che la missione prosegue e attraversa regioni in cui le navicelle spaziali non sono mai state prima. È semplicemente affascinante in ogni fase del percorso".