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La curiosità del mese

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Aurora

La curiosità del mese di febbraio 2015 a cura di Gabriele Ghisellini


Fig. 1 - Rari esempi di aurora di diversi colori.
Fig. 1 - Rari esempi di aurora di diversi colori. Crediti immagine a sinistra in basso: Simone Renoldi.

Il nome Aurora sta balzando ai primi posti della classifica dei nomi più comuni dati alle neonate negli ultimi anni.
Deriva dal latino e significa "brillare, far luce".

Fig. 2 - La Terra e' avvolta dal campo magnetico da lei stessa generato, e le linee del campo sono concentrate ai poli magnetici, non molto distanti dai poli nord e sud della Terra. Gli elettroni del vento solare sono obbligati a seguire le linee del campo magnetico, che quindi li portano verso i poli. Qui, nell'alta atmosfera, gli elettroni si sontrano con gli atomi di ossigeno e di azoto, riuscendo ad eccitarli.
Come conseguenza, l'atomo si 'riassesta' emettendo un fotone, di colore diverso a seconda se l'atomo eccitato e' di ossigeno o di azoto.
Fig. 2 - La Terra è avvolta dal campo magnetico da lei stessa generato, e le linee del campo sono concentrate ai poli magnetici, non molto distanti dai poli nord e sud della Terra. Gli elettroni del vento solare sono obbligati a seguire le linee del campo magnetico, che quindi li portano verso i poli. Qui, nell’alta atmosfera, gli elettroni si sontrano con gli atomi di ossigeno e di azoto, riuscendo ad eccitarli. Come conseguenza, l’atomo si "riassesta" emettendo un fotone, di colore diverso a seconda se l’atomo eccitato è di ossigeno o di azoto.

E infatti l’aurora è la luminosità rosso porpora del cielo prima dell’alba.
Ma ne esiste un’altra, l’aurora boreale o australe, che è uno degli spettacoli più affascinanti che la natura può offrire.
Peccato che queste aurore si vedano solo alle alte latitudini, vicino e oltre i circoli polari artici.
Sembrano tende di luce che vengono mosse da una mano invisibile, sipari magici che introducono ad un incantesimo. Nessuno rimane indifferente al loro fascino.
Ci vogliono tre ingredienti per generare le aurore: un’atmosfera, delle particelle cariche ed energetiche, e del campo magnetico.
La nostra Terra possiede atmosfera e campo magnetico, mentre le particelle cariche ce le mette il nostro Sole, per mezzo del vento solare.
Gli elettroni e i protoni del vento solare arrivano nei pressi della Terra dopo aver attraversato i 150 milioni di km che ci separano dal Sole (lo fanno in pochi giorni) e incontrano il campo magnetico della Terra.
Sono particelle cariche, che sono obbligate a seguire le linee di campo magnetico, che convoglia queste perticelle verso i poli magnetici della Terra, non molto distanti dal polo Nord e dal polo Sud.
Via via che si avvicinano, gli elettroni energetici incontrano un’atmosfera sempre più densa, e verso i 1000 km di altezza cominciano a scontrarsi con gli atomi dell’atmosfera.
Questi vengono eccitati, e dopo poco emettono luce di diverso colore a seconda del tipo di atomo.

Fig. 3 - Da http://ffden-2.phys.uaf.edu/211.fall2000.web.projects/christina%20shaw/AuroraColors.html  
I colori dell'aurora sono diversi a seconda di quale elemento emette: l'ossigeno e' responsabile del colore rosso e verde, mentre l'azoto del blu e del magenta.
Fig. 3 - Da colori aurora - I colori dell’aurora sono diversi a seconda di quale elemento emette: l’ossigeno è responsabile del colore rosso e verde, mentre l’azoto del blu e del magenta.
Fig. 4 - Le aurore osservate su Urano (a sinistra) e su Giove (a destra).
Fig. 4 - Le aurore osservate su Urano (a sinistra) e su Giove (a destra).

La nostra atmosfera è fatta per il 78% di azoto e per il 21% di ossigeno, e sono proprio questi due elementi a produrre le aurore di diverso colore: rosso e verde l’ossigeno, e blu e magenta l’azoto.
Quando sul Sole si hanno forti brillamenti e in generale l’attività è più intensa le aurore diventano più brillanti e forti.
Dato che il Sole compie un ciclo di attività che dura 11 anni, ci si può aspettare che al picco di attività la probabilità di vedere un’aurora sia maggiore.
Questo vi può aiutare a programmare il vostro viaggio in Lapponia, Islanda o in Canada, per vedere questo spettacolo.
I tre ingredienti che occorrono per produrre le aurore non sono esclusivi della Terra, perchè anche altri pianeti posseggono un campo magnetico (ma non tutti, Venere, per esempio, ne è privo) e un’atmosfera, anche se molto diversa dalla nostra.
È il caso di Giove e di Urano, che ogni tanto mostrano la presenza di aurore come le nostre, anche se hanno atmosfere molto diverse.

Fig. 5 - Aurora vista dalla stazione spaziale internazionale
Fig. 5 - Aurora vista dalla stazione spaziale internazionale. Crediti: ISS Expedition 23 Crew, ISAL, NASA.

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