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Un’occasione fantastica: meteorologi dello spazio a caccia del Sole e dell’aurora boreale

Quando si pensa a un meteorologo viene alla mente quella persona che annuncia le informazioni meteo in televisione, che scorre la cartina da nord a sud riportando rovesci temporaleschi e disagi, oppure cielo sereno e clima ideale per una gita fuori porta. Quando poi accade che le previsioni non si realizzano, è a lui che rivolgiamo la nostra ira, colti dalla pioggia durante il pic-nic senza ombrello o chiusi in casa nel weekend avendo annullato il viaggio per evitare una pioggia che non è mai caduta… Ma in realtà il lavoro del meteorologo va ben oltre questo, e la sua attività non si limita a queste informazioni. Lo studio del clima può rivelare dati preziosi sulla vita del nostro e di altri pianeti.

La NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), l’agenzia governativa che si occupa di monitorare e riportare le condizioni climatiche pericolose in cielo e sul mare, lancerà il suo primo satellite nel 2015. Ad oggi, il lancio del DSCOVR, o Deep Space Climate Observatory, è previsto non prima dell’8 febbraio.

Nello stesso modo in cui il NOAA svolge le sue attività a terra, il DSCOVR traccerà le condizioni climatiche pericolose inviando i relativi avvisi tramite il monitoraggio di bagliori solari, venti e masse coronali a un milione di miglia dalla zona neutra gravitazionale della Terra.

La distanza strategica del DSCOVR permette alle strutture operative del NOAA in Maryland di ricevere con un’ora di anticipo un preavviso delle attività solari in grado di danneggiare i sistemi di comunicazione e le reti elettriche terrestri. Inoltre, il DSCOVR consentirà al NOAA di prevedere con maggiore accuratezza i punti della Terra interessati dall’impatto degli eventi solari. Il sistema di allarme avanzato contribuirà alla protezione dei sistemi critici legati alla sicurezza nazionale e alle infrastrutture economiche.

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Ma non c’è solo la NOAA, ovviamente. La NASA, l’agenzia governativa maggiormente dedicata allo spazio, è dotata di una propria divisione di ricerca sulla meteorologia spaziale. La dottoressa Lika Guhathakurta guida la pianificazione delle missioni per “Living with a Star”, un’iniziativa della NASA che mira a comprendere i rapporti tra la Terra e il Sole nel contesto complessivo del sistema solare.

Il Sole svolge il ruolo più importante nelle attuali conoscenze della meteorologia spaziale, in quanto offre una sorta di “laboratorio” in casa nostra.

“[La meteorologia spaziale] è l’impatto dell’eliofisica”, spiega Guhathakurta. “Studia il Sole e le sue interazioni con il nostro pianeta, e in particolare i suoi strati esterni (ionosfera e magnetosfera) che interagiscono con le particelle elettriche e le radiazioni. Gli esiti di queste conoscenze danno luogo alla meteorologia spaziale interplanetaria”.

In altre parole, studiare la meteorologia spaziale aiuta a determinare la probabilità di vita oltre la Terra. “Che cosa rende possibile la vita sui pianeti extrasolari? L’abitabilità di un pianeta dipende molto dalla sua stella e dal suo ambiente specifico”, afferma.

La più recente missione della NASA, denominata Solar Probe Plus “cambierà il nostro modo di conoscere il sole e le interazioni con il nostro pianeta”, aggiunge Guhathakurta. “La sonda solare viaggerà a 10 milioni di miglia dal Sole e arriverà quasi a toccarlo. Questo è l’ambito in cui è nata la meteorologia spaziale, dove le particelle ricevono l’energia e [possiamo] misurarne la velocità localmente e non tramite un telescopio”.

Il veicolo a energia solare, costruito in carbonio-carbonio rinforzato resistente al calore, pesa poco più di mezza tonnellata e dispone di una protezione in oro per salvaguardare gli strumenti in un ambiente con un’intensità solare 500 volte maggiore di un’orbita vicino alla Terra. Un design che può sembrare familiare a chi ha visto il film di fantascienza del 2007 “Sunshine” di Danny Boyle.

Secondo Guhathakurta, anche se la prossima missione della NASA, la MMS (Magnetospheric Multiscale), rimarrà in un ambiente vicino alle reali condizioni spaziali della Terra, si può comunque considerare ambiziosa. “Questa particolare missione si occupa di comprendere uno di processi fisici più importanti: la riconnessione magnetica”, afferma.

La riconnessione magnetica è il fenomeno che consiste nella conversione dell’energia magnetica in altre forme di energia, come quella cinetica o termica.

L’MMS impiegherà quattro astronavi coordinate tra loro per studiare la riconnessione magnetica, l’accelerazione delle particelle e la turbolenza all’interno della magnetosfera del pianeta, tutti processi d’importanza critica nello studio della meteorologia spaziale.

Gruppi di ricerca di tutto il mondo lavorano con i dati messi a disposizione dai satelliti e dalle sonde spaziali di NASA, NOAA ed ESA per prevedere le tempeste solari con un anticipo compreso tra qualche ora a diversi giorni.

In qualità di partecipante al progetto DEEP, Intel ha stretto una partnership con il Professor Giovanni Lapenta dell’università KU Leuven sul codice di simulazione della meteorologia spaziale iPIC3D. Hans-Christian Hoppe, ingegnere capo di Intel e direttore dell’ExaCluster Lab di Jülich (Germania), ha affermato che il codice, potenziato da processori Intel Xeon Phi, simula il comportamento del plasma (particelle ionizzate simili a gas) e della sua interazione con i campi elettromagnetici. I ricercatori possono così prevedere i percorsi che prenderanno le particelle dopo un’eruzione o un bagliore solare e simulare l’interazione con la magnetosfera.

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La meteorologia spaziale può essere studiata anche più vicino a noi, e non occorre essere scienziati per raccogliere dati e contribuire alla conoscenza di questi fenomeni cosmici.

Recentemente l’ente di ricerca non profit NMC (New Mexico Consortium) ha lanciato il programma Aurorasaurus, fondato da una sua ricercatrice, la dottoressa Elizabeth MacDonald. Aurorasaurus si propone di aiutare gli scienziati a conoscere meglio la meravigliosa aurora boreale, detta anche luci del nord, un fenomeno ottico originato da particelle spaziali cariche che eccitano le particelle neutre dell’alta atmosfera.

Malgrado le luci del nord catturino l’immaginazione del pubblico, la comunità scientifica deve ancora capire esattamente i fattori che creano le forme vivaci o la forza dell’energia solare.

Proprio come stazioni di monitoraggio satellitari collettive, Aurorasaurus richiede il supporto delle persone per monitorare le aurore boreali tramite i social media nel corso del 2015, l’anno di picco del ciclo solare di 11 anni. L’NMC afferma che questa raccolta di dati contribuirà a “rendere possibile fino al minuto la conoscenza dell’attività aurorale”.

Aurorasaurus ha sviluppato delle app per mettere le persone in condizione di riportare e verificare l’attività aurorale. In questo modo, i ricercatori possono avere a disposizione una quantità rilevante di punti dati da accompagnare alle proprie osservazioni.

“Utilizzando la ‘scienza dei cittadini’ e i dati in tempo reale, [Aurorasaurus] è in grado di operare su scala e cambiare il nostro modo di fornire informazioni sulle tempeste solari, il che a sua volta consentirà una previsione a brevissimo termine più accurata della visibilità delle luci del nord per il pubblico”, afferma MacDonald.

Proprio come potete avvisare la vostra stazione TV locale per un avviso di tempesta, allo stesso modo avete la possibilità di osservare la meteorologia spaziale sulla Terra e influenzare direttamente la vita dell’uomo, senza contare l’impatto sulla vostra immaginazione.

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