Onde stazionarie nella magnetosfera terrestre

La Terra naviga nel Sistema Solare a bordo di una nave: la magnetosfera. Il campo magnetico che avvolge il nostro pianeta lo protegge dai pericoli del mare celeste pieno di particelle cariche che fluiscono dal Sole, note come vento solare. Proprio come le onde dell’oceano seguono il vento, gli scienziati si aspettavano che le onde che viaggiano lungo la magnetosfera si increspassero nella direzione del vento solare, ma un nuovo studio rivela che alcune onde “stazionarie” fanno esattamente l’opposto.

Lo studio delle onde della magnetosfera, che trasportano energia, serve agli scienziati per comprendere i modi complessi con cui avviene l’attività solare nello spazio intorno alla Terra. Queste condizioni mutevoli nello spazio, condizionate dal Sole, sono note come meteorologia spaziale e possono creare grossi problemi alla nostra tecnologia, da satelliti in orbita sino alle linee elettriche sulla terra. Le onde di superficie, ovvero quelle onde che richiedono la presenza di confine (in questo caso il bordo della magnetosfera) per propagarsi, lo fanno vibrare come un tamburo. Quando una forte raffica di vento solare colpisce la magnetosfera, le onde corrono verso i poli magnetici della Terra e vengono riflesse.

Una nuova ricerca ha preso in esame le onde che si formano su tutta la superficie della magnetosfera utilizzando una combinazione di modelli e osservazioni della missione THEMIS della NASA . I ricercatori hanno così scoperto che quando sono colpite dagli impulsi del vento solare, le onde che si formano non solo corrono avanti e indietro tra i poli magnetici della Terra e la parte anteriore della magnetosfera, ma viaggiano anche contro il vento solare. Un po’ come una barca che sta attraversando un fiume e può andare da una sponda all’altra (viaggiando verso i poli) oppure controcorrente (contro il vento solare).

Ma nella parte anteriore della magnetosfera, queste onde sembrano ferme.

Le osservazioni dei satelliti THEMIS dall’interno della magnetosfera avevano inizialmente suggerito che alcune onde potessero viaggiare contro il vento solare. I ricercatori hanno utilizzato modelli per illustrare come l’energia del vento proveniente dal Sole e quella delle onde che lo contrastano potrebbero invece annullarsi a vicenda. È simile a ciò che succede provando a salire su una scala mobile andando nella direzione opposta: si resta fermi sul posto. E queste onde “stazionarie” possono persistere più a lungo di quelle che viaggiano con il vento solare. Ciò significa che propagandosi più a lungo possono accelerare le particelle presenti nello spazio vicino alla Terra, portando conseguenze nelle fasce di radiazione, nelle aurore o nella ionosfera. Gli scienziati prevedono che le onde stazionarie possano presentarsi in altre parti dell’universo, dalle magnetosfere di altri pianeti sino alle periferie dei buchi neri.

Studiare queste onde vicino a casa nostra potrà aiutare gli scienziati a comprendere meglio i confini di oggetti più lontani.

Riferimenti:

• https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/themis-researchers-find-standing-waves-at-edge-of-earth-magnetic-bubble/