Aurora Boreale o SAR (Arco Aurorale Rosso Stabile) ? Cosa è successo nei nostri cieli il 10/11 maggio ?

Aurora boreale o il fenomeno noto come 'SAR' (STABLE AURORAL RED ARC) o 'ARCO AURORALE ROSSO STABILE'? È la domanda che dalla tarda serata di ieri in molti si staranno facendo, vedendo le migliaia di foto, che nelle ultime ore stanno riempiendo il web, dei cieli rossastri e violacei che hanno dato spettacolo da Nord a Sud dello Stivale. Ma cosa sono effettivamente? Va detto che rappresentano entrambi spettacoli visivi mozzafiato nell'alta atmosfera terrestre, ma le loro origini e le manifestazioni fisiche differiscono significativamente.

L'aurora polare, comunemente nota come aurora boreale nell'emisfero settentrionale e aurora australe nell'emisfero meridionale, è causata dall'interazione tra particelle cariche, principalmente protoni ed elettroni, provenienti dal vento solare e il campo magnetico terrestre (magnetosfera). Quando queste particelle cariche vengono intrappolate e accelerate lungo le linee del campo magnetico terrestre, esse collidono con gli atomi e le molecole nell'atmosfera superiore, eccitandoli e producendo una serie di emissioni luminose. Queste emissioni sono tipicamente osservabili nelle regioni polari, dove il campo magnetico della Terra converge verso i poli magnetici, assumendo colorazioni tipiche che vanno dal verde, blu sino ad arrivare al viola, rosso.

D'altra parte, i SAR si verificano esclusivamente durante periodi di intensa attività solare e forti tempeste magnetiche, come quella che ha colpito la Terra nelle ultime ore o ancora prima lo scorso novembre. Durante queste tempeste (ieri ha raggiunto il livello 5!), il Sole può emettere enormi quantità di plasma altamente carico, noto come vento solare, oltre a rilasciare lampi di radiazioni elettromagnetiche ad alta energia, come i raggi X e i raggi gamma. Quando questo flusso di plasma e radiazioni raggiunge la Terra, può interagire con il campo magnetico terrestre in modo significativo, e in questo caso con le famose fasce di Van Allen, dove nascono appunto i SAR. Più nel dettaglio ce ne sono due di fasce, ed è quella interna a dare origine ai SAR. In questa fascia, le particelle cariche ruotano attorno alla Terra, creando flussi circolari di cariche, noti come correnti ad anello. Durante forti tempeste geomagnetiche, il campo magnetico terrestre si indebolisce abbastanza da abbassare la quota delle correnti ad anello. In circostanze molto specifiche, queste correnti possono così interagire con l'alta atmosfera,trasferendo energia sotto forma di calore all'ossigeno presente lì, che viene quindi 'riscaldato'. Quest'ultimo si ionizza, emettendo successivamente fotoni, visibili con la tipica luce rossastra. Stante la posizione della fascia interna di Van Allen, i SAR sono osservabili a medie latitudini, mentre le aurore si osservano tipicamente nelle zone attorno ai circoli polari e alle medie latitudini solo in presenza di un disturbo geomagnetico estremamente intenso.

Entrando più nel dettaglio, le attuali teorie suggeriscono che questi archi rossi siano il risultato di processi di risonanza ciclotronica inversa che coinvolgono particelle cariche, principalmente elettroni, nell'alta atmosfera terrestre. Questa risonanza ciclotronica può causare un'accelerazione direzionale delle particelle elettricamente cariche lungo il campo magnetico, portando alla formazione di un flusso di elettroni che può eccitare gli atomi di ossigeno nell'atmosfera superiore. L'eccitazione degli atomi di ossigeno porta alla loro ionizzazione e successiva ricombinazione con gli elettroni, con conseguente emissione di fotoni. La lunghezza d'onda specifica emessa durante questo processo di ricombinazione può cadere nella regione dello spettro visibile, manifestandosi come luce rossa. Questa emissione luminosa concentrata lungo linee magnetiche specifiche può dar luogo agli archi rossi aurorali stabili, che assumono una forma arcuata a causa della configurazione del campo magnetico terrestre.