Dic 15

Salvagenti o reti da pesca? **

Il nome mi piace poco, ma a causa dei problemi che possono causare ai satelliti artificiali sono stati chiamati "elettroni killer".  In qualche modo, essi ci permettono di completare (che grossa parola) la struttura difensiva della nostra Terra verso lo Spazio e le sue radiazioni.

Abbiamo parlato spesso dei raggi cosmici e di come l'affievolimento del vento solare gli permetta di giungere sempre più frequenti a stretto contatto con l'atmosfera terrestre e innescare le mille e uno conseguenze del caso, che ancora, purtroppo, conosciamo ben poco. Tuttavia, se da un lato il vento solare ci aiuta, dall'altro dobbiamo pensare che è pur sempre una bella "zuppa" di elettroni e protoni che vengono a investire la Terra. Quando esagera (anche durante le fasi di "stanca" il Sole non tralascia certo di esibirsi in qualche grosso "starnuto") potrebbe creare grossi guai per la figliola prediletta. Gli ioni del plasma solare non arrivano a grandi velocità, ma il nostro campo magnetico entra in azione... e pensa bene di crearsi due strutture difensive (che funzionano, non come il MOSE di Venezia).

Ce ne siamo accorti da non molti anni. L'aspetto esteriore farebbe pensare a un paio di salvagenti, ma è meglio considerarli come delle reti da pesca molto speciali, che intrappolano le particelle cariche. Sto parlando delle fasce di Van Allen, che -mi sono accorto- non sono mai state tratta te nemmeno in termini molto semplificati. Ne approfitto per riprendere un vecchio articolo dell'altro sito, scritto durante la "nascita" temporanea di una terza fascia protettiva.

A volte ci vuole un po’ di fortuna. La sonda Van Allen ha approfittato di una pioggia di elettroni particolarmente energetici per scoprire la terza fascia di Van Allen. Non è una struttura permanente, ma la sua formazione è un ulteriore aiuto per proteggere la Terra dai raggi cosmici e dal vento solare stesso, quando è veramente necessario.

Non è molto che si conoscono le fasce di Van Allen. Anche se in qualche modo teorizzate anche prima, se ne è avuta conferma solo con le missioni Explorer 3 e 4 del 1958, grazie al Prof. Van Allen. Esse sono due “ciambelle” che circondano il nostro pianeta e che intrappolano i protoni e gli elettroni (e altre particelle cariche) provenienti dallo spazio che altrimenti finirebbero per colpire la Terra. 

Le tre fasce sono disegnate in giallo, mentre le zone verdi sono gli spazi “vuoti” tra di loro. Fonte: NASA/Van Allen Probes/Goddard Space Flight Center.
Le tre fasce sono disegnate in giallo, mentre le zone verdi sono gli spazi “vuoti” tra di loro. Fonte: NASA/Van Allen Probes/Goddard Space Flight Center.

Immaginiamo in Fig. 1 una particella che provenga dallo spazio e che a un certo punto venga catturata da una linea di campo.

 

Figura 1. Una particella carica viene catturata da una una linea di campo magnetico e inizia a percorrerla da un polo all’altro, spiraleggiando per effetto ciclotrone.
Figura 1. Una particella carica viene catturata da una una linea di campo magnetico e inizia a percorrerla da un polo all’altro, spiraleggiando per effetto ciclotrone.

Per effetto ciclotrone (qualcosa di molto simile al sincrotrone) essa inizia a spiraleggiare attorno ad essa, accelerando e danzando tra un polo magnetico e l’altro. Alcune particelle riescono a scappare ad altissima velocità (subiscono un’accelerazione come succede al CERN), altre proseguono fino a Terra (poche fortunatamente), altre ancora interagiscono con l’atmosfera vicino ai poli e danno luogo alle aurore boreali e australi, ma la maggior parte rimane bloccata sulle linee magnetiche e si sposta lentamente da una linea di campo a un’altra seguendo la rotazione terrestre. Prima o poi saranno assorbite dall’atmosfera, ma intanto la proteggono da una fittissima pioggia nefasta. La concentrazione maggiore di particelle, in questa loro danza, si ha su una ciambella perpendicolare all’asse magnetico: la fascia di Van Allen, una specie di serbatoio di contenimento. In realtà, esse sono due: l’interna e l’esterna. La prima è composta essenzialmente di protoni, la seconda di elettroni.

Uno schema di quanto detto lo vediamo nella Fig. 2.

Figura 1.
Figura 2.

Quella esterna si estende in media tra i 15,000 a 60,000 km di altezza, mentre quella interna va da 1000 a 15000, ma può scendere fino a 200 km. Entrambe sono, comunque, molto variabili, pur presentando sempre uno spazio vuoto tra di loro.

Figura 4.
Figura 3. Una sezione delle fasce di Van Allen (in alto) e una rappresentazione a tre dimensioni (in basso). Due veri salvagente!

La nuova scoperta della sonda Van Allen si riferisce a uno sdoppiamento temporaneo della fascia più esterna, come abbiamo visto precedentemente.

Mi chiedo: “Ma cosa c’è di così importante sulla Terra perché l’Universo faccia di tutto per proteggerla?”. Ah… sì… le piante e gli animali, non tutti però…

Metto le mani avanti su un paio di questioni che qualcuno potrebbe sollevare. (1) Come mai le particelle oscillano lungo le linee di forza se hanno una certa carica fissa? Purtroppo la spiegazione non è banale e tiene conto della forza di Lorentz e della sua costruzione vettoriale.  (2) Lo spostamento delle particelle da una linea a un’altra avviene in senso opposto per elettroni e protoni. Anche qui il discorso è complicato e bisognerebbe studiare bene la risultante del moto di ciclotrone e del movimento terrestre, tenendo conto che gli elettroni spiraleggiano in senso opposto ai protoni attorno alle loro linee di campo. 

Una recente ricerca effettuata attraverso i satelliti dedicati proprio alle fasce, sta riuscendo a localizzare sempre meglio il luogo di nascita e di evoluzione degli elettroni "killer" quelli che riescono a scappare con velocità comparabili a quella della luce. 

Articolo originale QUI

Lascia un commento

*

:wink: :twisted: :roll: :oops: :mrgreen: :lol: :idea: :evil: :cry: :arrow: :?: :-| :-x :-o :-P :-D :-? :) :( :!: 8-O 8)

 

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.