Sole, tempesta geomagnetica verso la Terra. Risponde esperto ESA
L'intervista a Juha-Pekka Luntama, responsabile dell'ufficio di Space Weather dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA).
La Nasa nei giorni scorsi ha lanciato l'allarme per una tempesta geomagnetica verso la Terra prodotta dal Sole. Una grande macchia solare chiamata "AR3014" è stata osservata attraverso il Solar Dynamics Observatory. Per fare chiarezza su questo tema, risponde l'esperto Juha-Pekka Luntama, responsabile dell'ufficio di Space Weather dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA).
"Questo è un esempio di una situazione in cui può essere emesso un avviso precoce di condizioni meteorologiche spaziali potenzialmente pericolose a causa delle osservazioni delle regioni attive (gruppi di macchie solari) visibili sul disco solare. In questo caso la regione attiva AR3014 era relativamente grande, la sua struttura magnetica locale era complessa ed è stato rilevato che produceva brillamenti solari. Sulla base di queste osservazioni è stato possibile fare una previsione che potrebbe produrre condizioni meteorologiche spaziali attive nei prossimi giorni. Questa era la base dell'allarme".
Come funziona il processo delle macchie solari che genera tempeste geomagnetiche? E quanto dura se si verifica?
"Una regione attiva può causare una tempesta geomagnetica sulla Terra nel caso in cui produca un bagliore solare associato a un'espulsione di massa coronale (CME) e questa colpisca la Terra. In una CME miliardi di tonnellate di materia solare vengono espulse nello spazio con una velocità che in casi estremi può raggiungere i 3.000 km al secondo. Quando tale nuvola di plasma colpisce il campo magnetico terrestre, le particelle cariche (elettroni, protoni) dalla nuvola possono entrare all'interno della magnetosfera terrestre e causare disturbi che chiamiamo tempeste geomagnetiche. Queste tempeste possono durare fino a due giorni in un caso estremo, ma le tempeste più piccole decadono in meno di un giorno. Il processo che genera queste tempeste è complesso e alcuni dettagli non sono ancora del tutto chiari. Una spiegazione semplificata è che quando la CME arriva sulla Terra, le particelle cariche della CME e del vento solare possono entrare all'interno della magnetosfera terrestre attraverso un processo chiamato 'riconnessione del campo magnetico'. Una volta che le particelle sono all'interno, disturbano le correnti elettriche che scorrono nello spazio all'interno della magnetosfera".
"Questi disturbi generano i propri campi magnetici che interagiscono con il campo geomagnetico prodotto dalla dinamo all'interno della Terra. Quella che vediamo come una tempesta geomagnetica è la somma del campo magnetico nominale della Terra e dei disturbi generati dalle correnti all'interno della magnetosfera".
Queste tempeste geomagnetiche si verificano in precisi cicli temporali?
"Le tempeste geomagnetiche sono prodotte dall'attività solare, dalle CME o dai flussi di vento solare ad alta velocità provenienti da buchi coronali nel campo magnetico solare. L'attività solare segue un ciclo di circa 11 anni, chiamato ciclo solare. Sappiamo dalle osservazioni che il campo magnetico del Sole inverte la sua polarità in un ciclo di circa 11 anni, ma questo ciclo può essere leggermente più lungo o più breve. 11 anni è solo la media statistica della durata del ciclo. Il Sole è più attivo nel mezzo del cambio di polarità, questo è chiamato massimo solare. Attualmente ci stiamo dirigendo verso il prossimo massimo, che dovrebbe raggiungere il suo picco nel 2025. Al massimo solare abbiamo il numero massimo di tempeste solari e anche di tempeste geomagnetiche risultanti, ma questo non significa automaticamente che le tempeste più grandi si verificano in quella volta. Anche un estremo evento solare individuale può verificarsi in qualsiasi momento durante un ciclo solare".
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Nel 1859 si verificò una tempesta geomagnetica molto grande. È stato chiamato "Evento di Carrington". Il danno ha causato notevoli disturbi alla tecnologia telegrafica. Dopo 163 anni, nel 2022, la società si è evoluta molto. Allora quali sarebbero le conseguenze oggi? Cosa potrebbe succedere per esempio a computer, linee telefoniche, smartphone e dispositivi elettromedicali come pacemaker?
"Oggi la nostra infrastruttura è enormemente più complessa, capace ed efficiente di 163 anni fa. L'impatto di un evento meteorologico spaziale estremo sull'infrastruttura europea dovrebbe essere grave. Sarebbero probabili blackout locali o regionali nella rete elettrica. È anche possibile che i blackout provochino effetti a cascata nelle reti elettriche interconnesse e che i problemi si diffondano oltre le regioni inizialmente interessate. Tutti i servizi di navigazione satellitare e molti servizi di telecomunicazione satellitare subirebbero disturbi che potrebbero durare da alcune decine di minuti a diverse ore. Ciò causerebbe ritardi e cancellazioni di voli e problemi nel trasporto su strada e nel traffico marittimo. Molto probabilmente molti satelliti nello spazio subirebbero almeno anomalie transitorie a causa dell'evento solare, ma è anche probabile che alcuni satelliti sarebbero permanentemente danneggiati e potenzialmente andrebbero persi. Il ripristino del servizio completo dei satelliti interessati richiederebbe da giorni a settimane e durante questo periodo i relativi servizi di navigazione, telecomunicazione e osservazione della Terra non sarebbero disponibili. La sostituzione dei satelliti permanentemente danneggiati richiederebbe anni".
"Complessivamente, il danno socioeconomico di un singolo evento meteorologico spaziale estremo è stato stimato nel 2016 nello studio appaltato dall'ESA fino a 15 miliardi di euro nella sola Europa. Questo studio non ha ancora preso in considerazione nuovi sviluppi come il trasporto autonomo, che aumenterà la dipendenza della società dai sistemi di navigazione satellitare. Anche l'aviazione commerciale dovrebbe in futuro dipendere sempre più dai sistemi di navigazione satellitare. Queste evoluzioni rendono la nostra infrastruttura più efficiente, ma ne aumentano anche la sensibilità agli eventi meteorologici spaziali e aumentano il costo socioeconomico in caso di perturbazioni. Ciò significa che servizi meteorologici spaziali accurati e tempestivi sono molto importanti per mitigare gli impatti e ridurre i relativi costi socioeconomici".
"Dovrei aggiungere che dispositivi come computer, smartphone o pacemaker non sarebbero direttamente interessati da un evento del genere. L'impatto su computer e smartphone verrebbe indirettamente, ad esempio da blackout e disturbi dei segnali dei satelliti di navigazione".
Potrebbero verificarsi dei danni permanenti a dispositivi specifici e reti di comunicazione?
"Le condizioni meteorologiche spaziali non avrebbero alcun impatto su dispositivi personali o reti di comunicazione cablate. I blackout causati dalle condizioni meteorologiche spaziali causerebbero problemi e qualsiasi forma di comunicazione radio a lunga distanza ne risentirebbe. La comunicazione radio in linea di massima non risentirebbe degli impatti meteorologici spaziali".
Un grande evento solare dunque prevede un'ampia gamma di impatti socioeconomici. Sono previsti nuovi studi su questo fronte?
"L'ESA lancerà quest'anno insieme alla Commissione Europea un nuovo studio per studiare i potenziali impatti degli eventi meteorologici spaziali sull'economia e sulle infrastrutture europee e per stimare i relativi costi socioeconomici. I risultati dello studio sono attesi entro la fine del 2024".
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