Il tempo spaziale si manifesta spesso come sottotempeste, dove un bellissimo spettacolo aurorale come l'aurora boreale è accompagnato da una corrente elettrica nello spazio che ha effetti sulla terra che possono interferire e danneggiare la distribuzione di energia e i sistemi elettrici. Ora, il ciclo di vita di queste sottotempeste aurorali è stato rivelato utilizzando strumenti matematici ispirati ai social media per analizzare le osservazioni meteorologiche spaziali sulla superficie terrestre.

L'analisi dei ricercatori guidati dall'Università di Warwick ha rivelato che queste sottotempeste si manifestano come sistemi di corrente elettrica su scala globale associati alla spettacolare aurora, raggiungendo oltre un terzo del globo ad alte latitudini.

Nuova ricerca che coinvolge l'Università di Warwick, John Hopkins University—Laboratorio di fisica applicata, Università di Bergen e Cranfield University, e pubblicato oggi sulla rivista Comunicazioni sulla natura elabora i dati sui disturbi nel campo magnetico terrestre provenienti da oltre un centinaio di magnetometri nell'emisfero settentrionale utilizzando una nuova tecnica che consente loro di trovare "amici che la pensano allo stesso modo".

I magnetometri registrano i cambiamenti nel campo magnetico terrestre. Quando le particelle cariche del nostro Sole bombardano il campo magnetico terrestre, immagazzina energia come una batteria. Infine, questa energia viene rilasciata portando a correnti elettriche su larga scala nella ionosfera che generano disturbi dei campi magnetici a terra. Agli estremi, questo può interrompere le linee elettriche, sistemi e tecnologie elettronici e di comunicazione come il GPS.

Utilizzando i dati storici della collaborazione SuperMAG di magnetometri, i ricercatori hanno applicato algoritmi della scienza delle reti per trovare correlazioni tra i segnali del magnetometro durante 41 sottotempeste note che si sono verificate tra il 1997 e il 2001. Questi utilizzano gli stessi principi che consentono a un sito di social network di consigliare nuovi amici, o per inviarti annunci pubblicitari pertinenti mentre navighi in Internet.

Magnetometri che rilevano segnali coerenti sono stati collegati in comunità, indipendentemente da dove si trovavano nel globo. Col passare del tempo, hanno visto ogni subtempesta svilupparsi da molte comunità più piccole in un unico grande sistema correlato o comunità al suo apice. Ciò ha portato gli autori a concludere che le sottotempeste sono un sistema di corrente coerente che si estende su gran parte del globo notturno ad alta latitudine, piuttosto che un numero di singoli sistemi attuali piccoli e disgiunti.

Dott.ssa Lauren Orr, che ha guidato la ricerca come parte del suo dottorato di ricerca. presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick e ora ha sede presso la Lancaster University, ha dichiarato:"Abbiamo utilizzato un metodo ben consolidato all'interno della scienza della rete chiamato rilevamento della comunità e l'abbiamo applicato a un problema di meteorologia spaziale. L'idea è che se hai molti piccoli sottogruppi all'interno di un grande gruppo, può selezionare i sottogruppi.

"L'abbiamo applicato alla meteorologia spaziale per individuare i gruppi all'interno delle stazioni magnetometriche sulla Terra. Da ciò, stavamo cercando di scoprire se c'era un grande sistema di corrente o molti singoli sistemi di corrente separati.

"Questo è un buon modo per lasciare che i dati ci dicano cosa sta succedendo, invece di cercare di adattare le osservazioni a ciò che pensiamo stia accadendo".

Alcuni lavori recenti hanno suggerito che le sottotempeste aurorali sono composte da una serie di sistemi di corrente elettrica più piccoli e rimangono tali per tutto il loro ciclo di vita. Questa nuova ricerca dimostra che mentre la sottotempesta inizia con molti piccoli disturbi, diventa abbastanza rapidamente un grande sistema nel corso di circa dieci minuti. La mancanza di correlazione nelle sue fasi iniziali potrebbe anche suggerire che non esiste un singolo meccanismo in gioco nel modo in cui si evolvono queste sottotempeste.

I risultati hanno implicazioni per i modelli progettati per prevedere il tempo spaziale. La meteorologia spaziale è stata inclusa nel registro nazionale dei rischi del Regno Unito nel 2012 e aggiornata nel 2017 con una raccomandazione per maggiori investimenti nelle previsioni.

La coautrice, la professoressa Sandra Chapman, aggiunge:"La nostra ricerca introduce una metodologia completamente nuova per esaminare questi dati. Siamo passati da un'era povera di dati a un'era ricca di dati nella fisica del plasma spaziale e nella meteorologia spaziale, quindi abbiamo bisogno di nuovi strumenti. È il primo a dimostrare che puoi portare uno di questi strumenti nel nostro campo e trarne un risultato davvero importante. Abbiamo dovuto imparare molto per poterlo fare, ma così facendo si apre una nuova finestra sui dati".