THEMIS RILEVA L’URTO FRA PLASMA E MAGNETOSFERA

Così suona il tamburo magnetico terrestre

Una nuova ricerca pubblicata su Nature Communications descrive la prima volta in cui è stato possibile verificare, tramite i satelliti Themis della Nasa, che lo scudo magnetico terrestre, quando viene colpito da forti impulsi, si espande come la membrana un tamburo. Questa scoperta fa luce su potenziali conseguenze globali sul nostro ambiente che precedentemente non erano state considerate

Impressione artistica dell’impatto di un getto di plasma (giallo) che genera onde stazionarie al confine della magnetopausa (blu) e nella magnetosfera (verde). Il gruppo più esterno composto da quattro sonde Themis ha registrato l’impatto sulla magnetopausa: ogni sonda, in successione, lo ha avvertito, confermando il comportamento (e la frequenza) atteso dell’onda (fino ad ora solo teorizzata) che si è generata sulla magnetopausa. Crediti: E. Masongsong/Ucla, M. Archer/Qmul, H. Hietala/Utu

Avete presente un tamburo e il motivo per cui riesce a suonare? Si tratta di uno strumento relativamente semplice, che basa il suo funzionamento sulla vibrazione della membrana che ricopre il suo corpo cavo e dell’aria contenuta all’interno della cavità. Spesso ci si limita a considerarlo come quell’oggetto che se lo colpisci forte produce un suono, senza aver chiaro perché di suoni, ad esempio, ne riesca a produrre ben più di uno, a seconda di come e dove si colpisca la membrana. Quello che succede è che, colpendo la pelle del tamburo, l’aria viene compressa e di conseguenza la pressione all’interno del tamburo aumenta. L’aria, compressa, si espande verso l’esterno, creando una depressione all’interno della cavità che richiama nuovamente aria, creando un nuovo aumento di pressione e così via. In questo modo, al vibrare della membrana, viene prodotta l’onda sonora.

Secondo una nuova ricerca della Queen Mary University di Londra, lo scudo magnetico terrestre, quando viene colpito da forti impulsi, si espande proprio come la membrana di un tamburo al tocco deciso di un musicista. Quando un impulso colpisce il confine esterno dello scudo, noto come magnetopausa, le onde viaggiano sulla sua superficie e vengono riflesse quando si avvicinano ai poli magnetici. L’interferenza tra le onde originali e quelle riflesse porta alla creazione di onde stazionarie, caratterizzate da alcuni specifici punti che sembrano stare fermi mentre altri vibrano. Un tamburo risuona così, quando viene colpito nello stesso modo.

Lo studio, pubblicato su Nature Communications, descrive la prima volta in cui si è osservato questo effetto, dopo essere stato previsto teoricamente ben 45 anni fa.

I movimenti della magnetopausa sono molto importanti per controllare il flusso di energia all’interno del nostro ambiente, con molteplici effetti sul tempo meteorologico spaziale che potenzialmente possono danneggiare la nostra tecnologia, come le reti elettriche, il Gps e perfino il traffico aereo. La scoperta che questo confine che circonda la Terra si muove in questo modo fa luce su potenziali conseguenze globali che precedentemente non erano state considerate.

«Si riteneva che queste vibrazioni, simili a quelle che si verificano nei tamburi, potessero non verificarsi affatto, data la mancanza di prove a ben oltre i 45 anni da quando sono state proposte», ricorda Martin Archer, fisico spaziale presso la Queen Mary University e primo autore dell’articolo. «In alternativa, un’altra possibilità era che fossero molto difficili da rilevare con certezza».

«Lo scudo magnetico terrestre è continuamente tormentato dalla turbolenza, quindi abbiamo pensato che prove chiare dell’esistenza di queste vibrazioni potessero aver bisogno di un singolo forte colpo da parte di un impulso esterno», continua il ricercatore. «Inoltre, sarebbe necessario avere diversi satelliti collocati nei punti giusti durante il verificarsi di questo evento, in modo da poter escludere eventuali altre vibrazioni o risonanze conosciute. L’evento descritto nell’articolo ha soddisfatto tutti questi rigidi requisiti e finalmente abbiamo mostrato come il confine risponde a questi impulsi».

I ricercatori hanno usato le osservazioni dei cinque satelliti Themis (Time History of Events and Macroscale Interaction during Substorms) della Nasa, localizzati in posizione ottimale quando un forte getto di plasma si è schiantato nella magnetopausa. I satelliti sono stati in grado di rilevare le oscillazioni del confine e i suoni risultanti all’interno dello scudo magnetico terrestre, che si sono dimostrati in perfetto accordo con la teoria e hanno dato ai ricercatori la possibilità di escludere tutte le altre possibili spiegazioni.

Molti impulsi che possono influenzare il nostro scudo magnetico provengono dal vento solare, particelle cariche nella forma di plasma che soffia continuamente dal Sole, o sono il risultato della complessa interazione del vento solare con il campo magnetico terrestre, come è avvenuto in questo caso.

L’interazione del campo magnetico terrestre con il vento solare forma uno scudo magnetico attorno al pianeta, delimitato dalla magnetopausa, che ci protegge da gran parte della radiazione presente nello spazio. Anche altri pianeti – come Mercurio, Giove e Saturno – hanno scudi magnetici simili al nostro, e quindi le stesse vibrazioni osservate, simili a quelle che si verificano su un tamburo, sono possibili altrove.

Sono necessarie ulteriori ricerche per capire quanto spesso queste vibrazioni si verifichino sulla Terra e se esistono anche su altri pianeti. Inoltre, le loro conseguenze necessitano di ulteriori studi utilizzando osservazioni da satellite e da terra.

Per saperne di più:

Per sentire il suono dello scudo magnetico terrestre nello spazio, registrato dai satelliti Themis della Nasa, guarda il video della Queen Mary University di Londra: