Gli scienziati hanno scoperto una sorprendente inversione nella distribuzione della carica elettrica all’interno della magnetosfera terrestre, sfidando le ipotesi di lunga data su come il nostro pianeta interagisce con l’energia solare. I risultati, pubblicati all’inizio di quest’anno sul Journal of Geophysical Research: Space Physics, potrebbero perfezionare le previsioni meteorologiche spaziali e migliorare la protezione dei satelliti e delle infrastrutture terrestri.
La Magnetosfera: uno scudo con una svolta
La magnetosfera terrestre, la vasta bolla magnetica che circonda il pianeta, ci difende dal flusso costante di particelle cariche emesse dal sole, il vento solare. Quando il vento solare si scontra con la magnetosfera, genera correnti elettriche e forze magnetiche che guidano i fenomeni meteorologici spaziali, dalle spettacolari aurore alle dirompenti tempeste geomagnetiche. Per decenni, gli scienziati hanno ipotizzato uno schema elettrico semplice: una carica positiva sul lato mattutino (“alba”) della Terra e una carica negativa sul lato serale (“tramonto”). Tuttavia, i nuovi dati della missione Magnetospheric Multiscale (MMS) della NASA e le simulazioni avanzate al computer rivelano una realtà più complessa e parzialmente invertita.
Polarità invertita: Alba negativa, Crepuscolo positiva
Un team guidato da Yusuke Ebihara, professore all’Università di Kyoto in Giappone, ha scoperto che il lato mattutino della magnetosfera trasporta una carica negativa, mentre il lato serale è positivo. Questa inversione contraddice la teoria convenzionale, che prevede la stessa polarità attraverso il piano equatoriale e le regioni polari. La scoperta non invalida del tutto i modelli esistenti, ma aggiunge uno strato critico di sfumature alla nostra comprensione di come l’energia fluisce attraverso l’ambiente spaziale della Terra.
Movimento del plasma: la chiave dell’inversione
La chiave di questo comportamento controintuitivo risiede nel movimento delle particelle cariche, il plasma, all’interno della magnetosfera. Quando l’energia solare colpisce il campo magnetico terrestre, il plasma turbina attorno al pianeta. Dal lato del tramonto, questo plasma scorre in senso orario verso i poli. Allo stesso tempo, le linee del campo magnetico terrestre corrono dall’emisfero meridionale a quello settentrionale, ascendendo vicino all’equatore e discendendo vicino ai poli.
Poiché il movimento del plasma e le linee del campo magnetico operano in direzioni opposte, la loro interazione altera il modo in cui la carica elettrica si accumula in diverse regioni della magnetosfera. Ciò crea l’inversione osservata: la forza elettrica e la distribuzione della carica sono risultati del movimento del plasma, non cause.
Implicazioni per le previsioni meteorologiche spaziali
Lo studio sottolinea l’importanza dei processi dinamici – in particolare, del movimento del plasma – nel modellare l’ambiente elettrico attorno alla Terra. Rivelando che diverse parti della magnetosfera possono comportarsi in modi opposti, i risultati perfezionano i modelli di come l’energia proveniente dal sole entra nell’atmosfera superiore della Terra. Ciò potrebbe portare a previsioni meteorologiche spaziali più accurate, contribuendo a mitigare i rischi posti dalle tempeste geomagnetiche ai satelliti, alle reti elettriche e ai sistemi di comunicazione.
“La forza elettrica e la distribuzione della carica sono entrambi risultati, non cause, del movimento del plasma”, ha affermato Ebihara, evidenziando l’intuizione centrale dello studio.
I risultati non significano che i modelli attuali siano sbagliati, ma piuttosto che siano incompleti. Tenendo conto dell’interazione dinamica tra il movimento del plasma e le linee del campo magnetico, gli scienziati possono costruire modelli più robusti e predittivi dell’ambiente spaziale terrestre
