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Di satelliti e tempeste solari

Un brillamento solare lungo decine di migliaia di km fotografato nel 2010. Fonte: www.solarsystemcentral.com

Una enorme macchia comparsa negli scorsi giorni sulla superficie del Sole potrebbe essere il preludio di una fortissima tempesta geomagnetica, che metterebbe in pericolo il funzionamento dei satelliti e di altre apparecchiature. Ma quanto è vulnerabile la nostra tecnologia?

Nelle precedenti puntate delle nostra rassegna geografica abbiamo più volte avuto modo di parlare dei satelliti e della rivoluzione che essi hanno portato nella nostra vita quotidiana, permettendoci di osservare la Terra dall’alto, di comunicare istantaneamente da una parte all’altra del globo e, tramite i sistemi satellitari di navigazione (GPS in primis), di conoscere in ogni momento dove ci troviamo sulla superficie terrestre con un’approssimazione di pochi metri. Queste innovazioni tecnologiche sono ormai pilastri della civiltà contemporanea, e un cessazione anche temporanea dei servizi che forniscono è sufficiente a gettare nelle scompiglio una parte consistente delle attività umane, provocando ingenti danni economici e mettendo perfino in pericolo la vita di molte persone. Pensiamo per esempio ai sistemi di navigazione satellitare, su cui fanno ormai affidamento tutti gli aerei per calcolare le proprie rotte e, con gli spazi aerei sempre più trafficati, evitare collisioni con altri velivoli. Purtroppo esiste un oggetto potenzialmente in grado di mettere fuori uso, temporaneamente o definitivamente, tutti i satelliti che orbitano sopra le nostre teste, facendo improvvisamente tornare indietro di cinquant’anni il livello tecnologico dell’umanità: il Sole.

Un'illustrazione che rappresenta i fenomeni delle eruzioni solari, del vento solare e dall'azione protettiva svolta dal campo magnetico terrestre. Fonte: www.news.discovery.com

Come tutte le stelle, il Sole non emette soltanto radiazioni elettromagnetiche, come la luce visibile che illumina le nostre giornate, gli infrarossi che forniscono calore e gli ultravioletti che ci garantiscono una perfetta abbronzatura. Emette anche nello spazio circostante particelle, tra cui elettroni e protoni, che vengono espulse dalla superficie solare a velocità altissime (ma sempre molto inferiori a quelle della luce) e che insieme costituiscono il cosiddetto vento solare. È un fenomeno che si verifica costantemente, ma ci sono momenti in cui il vento solare è particolarmente intenso e le quantità di particelle scaraventata nello spazio molto maggiore. Sulla superfice del Sole, che ha una temperatura media di 5000 gradi, avvengono infatti fenomeni colossali, tra cui i brillamenti solari, getti di materia ad altissima temperatura lunghi anche decine di migliaia di chilometri che vengono espulsi a una velocità di oltre 5 milioni di chilometri all’ora; uno solo di essi possiede l’energia di migliaia di bombe atomiche. Durante questi fenomeni la forza del vento solare aumenta considerevolmente, dando vita a vere e proprie tempeste solari. Le particelle espulse dal Sole raggiungono la Terra dopo 24-36 ore, ma fortunatamente la maggior parte di esse non arriva sulla superficie terrestre. Con la loro estrema velocità e la loro carica elettrica (si tratta infatti di ioni), sono infatti assai dannose per gli essere viventi, in quanto rompono i legami delle molecole organiche che attraversano. Se la maggior parte del vento solare non fosse bloccato prima di raggiungere la superficie, con ogni probabilità sulla Terra non ci sarebbe vita. Il nostro prezioso scudo è costituito dal campo magnetico terrestre, che intercetta le particelle del vento solare caricate elettromagneticamente negli strati più alti dell’atmosfera (chiamati non a caso magnetosfera e ionosfera) e le devia verso i due poli magnetici, Nord e Sud. Quando il numero e la velocità delle particelle del vento solare sono particolarmente elevati, come in occasione di una tempesta solare, queste entrano nell’atmosfera in gran numero e perdono energia diventando incandescenti, formando così lo spettacolo delle aurore polari, che si verificano più frequentemente alle latitudine più elevate (dell’emisfero nord nel caso delle aurore boreali, mentre quelle che si verificano nell’emisfero sud si chiamano aurore australi) proprio perché tali particelle ionizzate si concentrano ai poli magnetici.
Ma perché queste tempeste solari sono pericolose per i satelliti in orbita? Oltre che per gli organismi viventi, le particelle del vento solare provocano gravi malfunzionamenti ai circuiti elettronici, interferendo con le cariche elettriche che costituiscono le informazioni scambiate nei chip di silicio e, nei casi peggiori, provocando sovraccarichi che “friggono” letteralmente i circuiti. La maggior parte degli apparecchi elettronici è protetta dal campo magnetico terrestre proprio come noi, ma i satelliti orbitano all’esterno di questo scudo e sono particolarmente vulnerabili. Pur possedendo speciali schermature progettate proprio per proteggersi da questi danni, in caso di forti tempeste solari i satelliti investiti direttamente dal flusso di particelle possono andare temporaneamente in tilt oppure, nei casi più gravi, cessare di funzionare per sempre. Con il numero sempre maggiore di satelliti messi in orbita negli ultimi anni, e l’aumento vertiginoso della quantità di informazioni scambiate da una parte all’altra del mondo attraverso di essi, il pericolo rappresentato delle tempeste solari è più che mai grave.

Il disco solare fotografato il 21 ottobre 2014, con la grande macchia AR2192 che spicca nella parte sinistra. Fonte: www.cloudynights.com

Ebbene, una di queste forti tempeste solari, potenzialmente in grado di mettere fuori uso diversi satelliti e provocare disagi in tutto il mondo, è in corso proprio in questo momento. Il 18 ottobre gli astronomi hanno avvistato lungo in margine inferiore sinistro del disco solare una grande macchia, che nei giorni successivi è cresciuta fino ad assume dimensioni impressionanti, diventando la più grande macchia solare osservata negli ultimi anni, tanto da essere visibile perfino a occhio nudo (attenzione, è necessario usare protezioni specifiche per guardare il Sole direttamente ed evitare danni permanenti alla retina, un paio di normali occhiali da sole non è sufficiente). Le macchie solari sono aree della superfice del Sole meno calde della media (appena, si fa per dire, 3000 gradi contro 5000), che appaiono molto più scure per il forte contrasto con il resto del Sole. Le macchie solari sono caratterizzate da una forte attività elettromagnetica e del vento solare, e la loro presenza, il loro numero e dimensione è un indicatore affidabile per valutare l’intensità dell’attività magnetica del Sole e la possibilità del verificarsi di brillamenti. Due di questi sono già avvenuti negli scorsi giorni, rilasciando un torrente di particelle che ha investito la Terra poche ore dopo, provocato malfunzionamenti ai satelliti che stazionavano sopra l’Oceania e l’Asia Orientale e interferendo con le comunicazioni radio.

Un "primo piano" della macchia AR2192, larga 10 volte più del diametro della Terra. Fonte: www.thesuntoday.com

La gigantesca macchia, chiamata dagli scienziati AR2192 ma subito ribattezzata monster spot dai giornalisti in vena di sensazionalismi, ha un larghezza massima di circa 140.000 chilometri, pari al diametro di Giove, e pare non abbia ancora dato il peggio di sé. Nei prossimi giorni sono infatti previste tempeste solari ancora più forti, che rischiano di provocare ulteriori e più gravi malfunzionamenti ai satelliti. L’unico lato positivo è la possibilità, invero alquanto remota, che una tempesta solare particolarmente forte possa provocare una rarissima aurora boreale visibile anche alle latitudini temperate, come quella a cui si trova l’Italia. Sarebbe una consolazione assai magra però, poiché una tempesta del genere sarebbe destinata a provocare danni e disservizi per l’equivalente di miliardi di euro, non certo un’eventualità auspicabile in questi tempi di crisi economica mondiale.