I ricercatori sono riusciti a monitorare per la prima volta come una regione particolarmente attiva del Sole si sviluppa in tre rotazioni solari utilizzando due sonde spaziali.
Il Sole presenta una rotazione differenziale: alle latitudini equatoriali completa un giro in circa 25–28 giorni, mentre alle latitudini più elevate la rotazione è più lenta. Dal punto di vista osservativo terrestre, ciò implica che le regioni attive solari restano visibili per un intervallo massimo di circa due settimane, prima di ruotare oltre il lembo visibile e rimanere occultate per un periodo analogo.
La missione Solar Orbiter, lanciata nel 2020 dall’Agenzia Spaziale Europea, ha significativamente migliorato la capacità di osservare la superficie solare, grazie alla sua orbita inclinata e alla possibilità di monitorare regioni al di fuori della linea diretta Terra–Sole. In particolare, la sonda completa un’orbita attorno al Sole in circa sei mesi, consentendo osservazioni prolungate e, in parte, anche del lato non direttamente visibile dalla Terra.
Tra aprile e luglio 2024, Solar Orbiter ha monitorato una delle regioni attive più intense degli ultimi due decenni, identificata come NOAA 13664. Quando questa regione è ruotata nella porzione del Sole visibile dalla Terra nel maggio 2024, ha generato una serie di eventi eruttivi, tra cui brillamenti solari e espulsioni di massa coronale (CME), che hanno prodotto le tempeste geomagnetiche più intense.
Tali eventi hanno avuto un impatto significativo sulla magnetosfera terrestre, causando aurore boreali osservabili a latitudini insolitamente basse, inclusa l’Europa centrale. Questo fenomeno è coerente con l’intensificazione delle interazioni tra vento solare e campo magnetico terrestre durante episodi di elevata attività solare.
Raccolta di dati da due sonde spaziali
Per approfondire i processi di formazione, evoluzione e impatto delle regioni solari superattive, Harra e Kontogiannis hanno coordinato un consorzio internazionale di ricercatori. Il gruppo ha integrato osservazioni provenienti dalla sonda Solar Orbiter — utilizzata per monitorare il lato opposto del Sole — con i dati acquisiti dal Solar Dynamics Observatory (SDO) della NASA, posizionato lungo la linea Sole–Terra e dedicato all’osservazione del disco solare visibile. La regione attiva analizzata, identificata come NOAA 13664, è stata catalogata dalla NOAA.
L’integrazione sinergica di queste piattaforme osservative ha consentito un monitoraggio quasi continuo della regione NOAA 13664 per un intervallo temporale di 94 giorni, rappresentando la più lunga sequenza temporale mai ottenuta per una singola regione attiva solare. Questo risultato costituisce un avanzamento significativo nella fisica solare osservativa, permettendo di studiare con elevata continuità temporale sia la fase di emergenza della regione — rilevata il 16 aprile 2024 sul lato non visibile del Sole — sia la sua evoluzione dinamica e il successivo decadimento, completato dopo il 18 luglio 2024.
Secondo Kontogiannis, tale dataset rappresenta una pietra miliare per la comprensione dei meccanismi magnetoidrodinamici che regolano la genesi e l’evoluzione delle regioni attive, nonché per il miglioramento dei modelli previsionali del meteo spaziale.
Tempeste solari causate dai campi magnetici complessi
Le tempeste solari rappresentano uno dei fenomeni più energetici e complessi del nostro sistema stellare. Esse hanno origine nelle regioni attive del Sole, dove campi magnetici intensi e altamente intricati dominano il comportamento del plasma solare. Questi campi magnetici si formano a causa dei moti convettivi del plasma all’interno della fotosfera e della rotazione differenziale del Sole, che contribuiscono a intrecciare e accumulare energia magnetica. Quando questa energia raggiunge livelli critici, viene improvvisamente rilasciata sotto forma di brillamenti solari (flare) ed espulsioni di massa coronale (CME, Coronal Mass Ejections).
I brillamenti solari sono improvvise emissioni di radiazioni elettromagnetiche che coprono un ampio spettro, dai raggi X alle onde radio. Parallelamente, le espulsioni di massa coronale comportano il rilascio nello spazio di enormi quantità di plasma ionizzato, accompagnato da particelle cariche ad alta energia. Quando queste emissioni sono dirette verso la Terra, interagiscono con la magnetosfera terrestre, generando perturbazioni geomagnetiche.
Il Sole e le aurore polari
Uno degli effetti più noti di queste interazioni è la formazione delle aurore polari, fenomeni luminosi spettacolari visibili nelle regioni ad alte latitudini. Tuttavia, le conseguenze delle tempeste solari vanno ben oltre l’aspetto estetico. Le perturbazioni geomagnetiche possono indurre correnti elettriche nelle infrastrutture terrestri, in particolare nelle reti di distribuzione dell’energia. Questo può causare sovraccarichi e blackout su larga scala, come dimostrato da eventi storici di tempeste geomagnetiche particolarmente intense.
Le tempeste solari hanno inoltre un impatto significativo sui sistemi di comunicazione e navigazione. Le onde radio possono essere disturbate o completamente bloccate, compromettendo le comunicazioni aeree e marittime. I sistemi GPS possono subire errori di precisione, con potenziali ripercussioni su numerose attività civili e militari. Inoltre, le particelle ad alta energia possono penetrare nell’atmosfera terrestre, aumentando l’esposizione alle radiazioni per gli equipaggi degli aerei che volano ad alta quota, soprattutto nelle rotte polari.
Un altro ambito critico è rappresentato dai satelliti artificiali. Le tempeste solari possono causare il riscaldamento e l’espansione dell’atmosfera terrestre superiore, aumentando la resistenza aerodinamica sui satelliti in orbita bassa. Questo fenomeno può portare a una perdita di quota e, nei casi più gravi, al rientro incontrollato nell’atmosfera. Un esempio recente è avvenuto nel febbraio 2022, quando una tempesta geomagnetica ha causato la perdita di 38 satelliti Starlink poco dopo il loro lancio, evidenziando la vulnerabilità delle infrastrutture spaziali.
Nel contesto della crescente dipendenza della società moderna dalle tecnologie spaziali e dalle reti elettriche globali, la comprensione e la previsione delle tempeste solari assumono un’importanza strategica. La meteorologia spaziale, disciplina che studia le condizioni fisiche dello spazio interplanetario, si occupa di monitorare l’attività solare e di sviluppare modelli predittivi per mitigare i rischi associati.
Previsioni meteorologiche spaziali
Si auspica che tali osservazioni possano contribuire a una più approfondita comprensione dei meccanismi fisici alla base delle tempeste solari e del loro potenziale impatto sul sistema Terra. L’obiettivo principale è incrementare l’accuratezza dei modelli previsionali di meteorologia spaziale, al fine di mitigare i rischi per le infrastrutture tecnologiche sensibili.
Come evidenziato da Harra, la presenza di regioni solari caratterizzate da campi magnetici altamente complessi rappresenta un indicatore di accumulo significativo di energia magnetica, suscettibile di essere rilasciata sotto forma di eventi eruttivi quali brillamenti solari e espulsioni di massa coronale.
Nonostante i progressi, la comunità scientifica non dispone ancora di modelli predittivi in grado di determinare con precisione l’intensità delle eruzioni, la loro frequenza o la loro tempistica. In questo contesto, l’Agenzia Spaziale Europea sta sviluppando la missione spaziale Vigil, prevista per il lancio nel 2031, con l’obiettivo di migliorare in modo sostanziale la comprensione e la capacità previsionale del meteo spaziale.
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