Il Sole, le macchie solari e le aurore

Gli antichi Maya adoravano il Sole come un Dio e nel corso delle ere e l’avvicendarsi delle civiltà esso ha sempre rappresentato un simbolo, personificato sotto forma antropica. 

Il Sole è la stella più vicina che noi possiamo osservare. Spesso questa cosa è talmente ovvia da risultare quasi banale. Tuttavia, se ci si ferma a pensare, abbiamo l’opportunità di vedere uno di quei miliardi di puntini appesi alla volta celeste da vicino. Ed esso ci dona costantemente nuove espressioni della sua potenza, fra macchie solari, fibrille, granuli e ogni sorta di altre trame invisibili ad occhio nudo ma scrutabili attraverso l’uso dei telescopi.

Il Sole ha una superficie visibile, nota come fotosfera, e la cromosfera più calda, sopra di essa. Le celle di convezione nel plasma bollente non sono altro che plasma caldo che bolle, si raffredda e affonda di nuovo. Queste celle sono visibili sulla superficie visibile sotto forma di granuli. Le corde scure, invece, che si osservano di tanto in tanto nelle immagini ad alta risoluzione, son chiamate fibrille, e si originano dai campi magnetici che si accumulano come un mazzo di spaghetti crudi nella cromosfera.

Sul Sole sono ben visibili anche le macchie solari, con centri scuri noti come umbre e aree circostanti più luminose chiamate penombre. Nelle macchie solari, il campo magnetico è abbastanza forte da inibire i movimenti del gas in modo che il gas si raffreddi, motivo per cui appare più scuro, anche se le macchie solari sono piuttosto calde. A volte si formano quasi-macchie, con campi magnetici non abbastanza forti da calmare i movimenti gassosi, che vengono chiamati pori.

La tempesta solare dell’11 maggio

Di recente c’è stata una tempesta magnetica dovuta a una struttura di macchie solari. Tale tempesta ha creato le aurore che in molti hanno immortalato, visibili quasi da tutto il nord Europa. Ma che aspetto ha questo mostro solare?

Ci vengono in aiuto le immagini di AR3664, la regione attiva che, in questa istantanea ha mostrato meglio la sua struttura tridimensionale.

Nella foto è stata catturata una grande protuberanza che si estende dalla caotica regione apparsa sulla nostra stella e si srotola nello spazio sotto forma di una lingua di fuoco che espelle una nube di particelle energetiche. Per fare un confronto, la Terra potrebbe facilmente essere inghiottita dalle dimensioni di questa lunga fiammata solare.

Il brillamento che ha causato l’aurora era ancora più forte di quello che ha prodotto questa frusta infuocata, un’esplosione classificata nella classe X superiore. Ricordiamo che i brillamenti solari sono classificati come A, B, C, M o X in base al flusso di picco (in watt per metro quadrato, W/m²).

La luce ultravioletta di quel brillamento ha colpito l’atmosfera terrestre e ha causato blackout radio a onde corte negli stati americani. Anche se ora sono ruotate e colpiscono di striscio la Terra, le particelle di AR 3664 e le successive espulsioni di massa coronale (CME) potrebbero ancora seguire linee curve del campo magnetico attraverso il Sistema Solare interno e creare altri fenomeni aurorali.

Ma cosa sono le aurore e come si formano?

Il nome Aurora Boreale deriva dal latino e può essere tradotto grosso modo come “l’alba del nord”. Nei tempi antichi Aurora era la dea romana dell’alba e Boreas era l’antica parola greca che indicava il vento del nord. L’aurora rievoca tempi antichi, pregni di misticismo e di magia. Le persone attraverso periodi di tempo diversi hanno cercato di darne una spiegazione, vedendole come echi dei defunti, lumi dai regni degli dei e spiriti danzanti.

La prima documentazione dell’aurora boreale risale al Paleolitico. Alcune incisioni mostrano l’aurora boreale impressa in una grotta nell’odierna Francia. Da allora in poi le ipotesi su cosa potesse esserne l’origine si moltiplicarono finché alla fine del XIX secolo Kristian Birkelund, uno scienziato norvegese, il primo a catturare l’aurora boreale sulle fotografie, trovò finalmente la spiegazione corretta per questo fenomeno. Ebbene, la spiegazione semplice è che l’aurora è generata dalla collisione degli elettroni provenienti dal Sole con i gas nell’atmosfera della terra e, grazie a questa collisione, viene rilasciata una luminescenza.

Se vogliamo approfondire, la causa è da ricercarsi nell’’attività solare e nel modo in cui interagisce con il campo magnetico che circondala Terra. Gli elettroni e i protoni che provengono dal Sole, colpendo il campo magnetico della Terra, vengono guidate dal campo magnetico lungo il suo guscio protettivo (lo scudo magnetico), fino a fargli raggiungere due regioni a forma di anello che si chiamano ovali aurorali. Una di esse si trova vicino al Polo Nord e l’altra vicino al Polo Sud.

Maggiore è l’attività solare, maggiore sarà l’area ce queste regioni copriranno. La magnetopausa, la regione che normalmente impedisce alle particelle solari di entrare nell’atmosfera terrestre, a causa dell’impatto con le particelle, permette a un certo numero di esse di entrare in atmosfera, dove interagendo con i gas, (ossigeno e azoto), danno origine allo spettacolare fenomeno che lascia tutti a bocca aperta.

Di aurore ne esistono di diversi tipi

Archi. Questo tipo di aurora si sviluppa in lunghe curve che vanno da un orizzonte all’altro. È la forma più comune in cui si trova l’aurora e si può vedere anche in tempi di bassa attività solare, sebbene quando l’attività solare è più intensa gli archi diventano più distorti.

Bande. Le bande sono simili agli archi, ma si sviluppano in forme più curve. Come per le bande, la loro forma cambia con l’attività del sole e possono cambiare in pochi minuti.

Corone. La forma di corona si chiama così poiché si sviluppa come una corona convergente sopra la testa dell’osservatore. Può avere molti colori, come viola, bianco e blu ed è più comune durante i periodi di intensa attività solare.

Aurore diffuse. Questo tipo di aurore (molto raro) non assume una forma specifica con caratteristiche speciali. Per questo motivo richiede attrezzature specializzate per poter essere rivelato.

Raggi. Le aurore a raggi appaiono come filamenti o striature più piccole che si formano quando archi sottili si avvolgono su sé stessi. Anche questo tipo di aurore sono più comuni nei periodi di alta attività solare.

Le forme delle aurore e i loro colori possono variare a seconda del tipo di gas coinvolto nel processo e del livello di energia che le particelle solari posseggono. Infatti, l’aurora di colore verde, giallo e rosso è associata all’ossigeno, mentre i colori blu e violaceo sono causati dall’interazione con l’azoto.

In particolare, il fatto che l’aurora sia verde o rossa, sebbene sia dovuta sempre all’ossigeno, è funzione dell’altezza a cui esso viene eccitato. Più alta è la quota, maggiore è il livello di energia e più rosso è il colore. L’aurora boreale infatti, essendo generata a quote basse, e quindi a livelli energetici più bassi, appare verde. Pertanto, è necessario un minore grado di attività solare per creare un’aurora verde che una rossa. Le aurore blu o viola sono invece più rare poiché deve essere direttamente esposta alla luce del Sole per apparire in questi colori e, affinché ciò accada, il Sole deve essere posizionato leggermente sotto gli orizzonti in quello che viene definito “crepuscolo profondo”. Una colorazione di questo tipo può anche accadere quando la luce del Sole viene riflessa dalla Luna.

L’universo ci regala ogni giorno spettacoli incredibili che, spesso, si perdono nel mare della frenesia quotidiana. Alcune volte converrebbe quindi fermarsi a pensare, osservando ciò che la vita ci offre. Come diceva Giovanni Pascoli:

E nella notte giovinetto insonne

vidi la luce postuma, lo spettro

dell’alba: tremole colonne

d’opale, ondanti archi d’elettro.

E sotto i flessili archi e tra le frante

colonne vidi rampollare il flutto

d’un’ampia chiarità, cangiante

al palpitare del gran Tutto.

Marco Sergio Erculiani