Aurore boreali: cosa sono, perché cambiano colore e perché arrivano sino in Italia? Ecco le risposte
Lo scorso 5 novembre 2023 i cieli italiani, dalle Alpi sin verso le Puglia, si sono tinti di una spettacolare luce rossa: un evento tanto bello quanto raro. A distanza di poche settimane (era il 25-26 settembre 2023) un'altrabellissima aurora boreale si è manifestata sino alle nostre latitudini, regalandoci uno spettacolo unico ed emozionante. Ma come è possibile che questo evento, che tutti noi sappiano interessare principalmente le regioni polari, sia riuscito a generarsi sino in Italia? Come mai da noi sono quasi sempre di colore rosso, mentre nei Paesi nordici risultano perlopiù verdi? Si tratta di un evento unico e raro o potremmo rivederlo in futuro? Proviamo insieme a rispondere a queste domande...
Per prima cosa cerchiamo di capire come si genera un'aurora boreale in termini semplici ma scientifici. Un'aurora si forma principalmente per interazione tra il campo magnetico terrestre - o meglio, magnetosfera - e il vento solare, che trasporta particelle cariche emesse dalla nostra Stella, durante le tempeste geomagnetiche. Il tutto nasce da un "brillamento solare" o anche "eruzione solare", ossia una violenta eruzione di materia sulla superficie del nostro Sole. Tecnicamente un brillamento solare è definito come una variazione improvvisa, rapida e intensa in luminosità e si genera quando l'energia magnetica che si è accumulata nell'atmosfera solare è emessa virtualmente per l'intero spettro elettromagnetico, dalle onde radio alla fine dell'estremità lunga della lunghezza d'onda, tramite l'emissione ottica di raggi X e gamma all'estremità breve della lunghezza d'onda. Alcuni brillamenti solari (principalmente i più forti) possono lanciare enormi nuvole di plasma solare nello spazio in quella che viene definita espulsione di massa coronale (ECM). Quando una di queste arriva sulla Terra, può causare una tempesta geomagnetica e intense comparse aurorali.
Fortunatamente la Terra dispone di un ottimo schermo di protezione, la magnetosfera. Le particelle cariche provenienti dal Sole, infatti, incontrano il campo magnetico terrestre venendo deviate verso la regione dei Poli magnetici terrestri. Ricordiamo infatti che il campo magnetico terrestre è assimilabile al campo magnetico generato da un dipolo con Polo nord e Polo sud magnetici che quasi coincidono con quelli geografici. Il campo magnetico terrestre può essere schematizzato come due gradi lobi che circondano la Terra e dove le linee di forza rientrano, in prossimi dei Poli.
Le cariche elettriche provenienti dal Sole vengono quindi convogliate alle alte latitudini dove la protezione offerta dal campo magnetico decresce sensibilmente. Ecco così che queste particelle riescono ad interagire con i gas presenti nella parte più alta dell'atmosfera, la ionosfera. E qui, tra i 100 e i 500 km circa che si originano le aurore. Come fanno a essere così colorate? Le particelle cariche interagendo con gli atomi e/o molecole presenti in atmosfera cedono la loro energia portando i gas presenti in atmosfera in uno stato di "eccitamento". Durante il processo di "diseccitamento" gli atomi o le molecole emettono luce (onde elettromagnetiche nel campo del visibile) di varie lunghezze d'onda e quindi colore.
Il colore dipende dal tipo di gas che viene eccitato e dell'energia delle cariche in arrivo dal sole. Nella parte più alta dell'atmosfera (300-400 km) si trova con maggiore facilità l'ossigeno a livello monoatomico (più leggero) che diseccitandosi emette perlopiù luce rossa mentre a quote inferiori (100-300km) si trova perlopiù l'ossigeno a livello molecolare che invece emette principalmente luce verde. L'ossigeno ad alte altitudini è "eccitato" a una frequenza più bassa rispetto all'ossigeno negli strati inferiori, rendendo visibili i colori rossi. Ecco perché a latitudini polari, dove la protezione magnetica è inferiore, viene eccitato perlopiù l'ossigeno molecolare con conseguente generazione di aurore verdi, mentre alle nostre latitudini l'ossigeno molecolare con conseguenti aurore rosse. Quest'ultime pur generandosi a migliaia di chilometri da noi sono così in alto nell'atmosfera da poter essere viste che nel nostro Paese. La colorazione blu e/o violacea, seppur meno frequente, si genera quando viene eccitato idrogeno e/o elio, mentre il color rosaceo deriva dall'eccitazione dell'azoto a circa 100 km di altezza.
La visibilità delle aurore boreali dipende quindi da numerosi fattori. In primis dell'intensità del vento solare e dalla limpidezza del cielo. Solitamente si osservano più facilmente nel periodo che va da settembre a ottobre e tra febbraio e marzo quando la disposizione Sole/Terra favorisce una maggiore interazione tra vento solare e magnetosfera. Durante una forte espulsione di massa coronale (CME) o con una moderata CME ma precisamente puntata verso la Terra oppure quando la parte più densa del plasma della CME colpisce la Terra, l'energia che arriva in atmosfera è sufficientemente elevata da permettere alle aurore di generarsi anche alle medie latitudini, visibili a loro volta anche dal nostro Paese. Generalmente l'Italia settentrionale può assistere ad aurore, sempre basse sull'orizzonte, quando il Kp (dettagli qui) è >=8 ma questa previsione bisogna rivederla al ribasso in quanto ieri, 5 novembre 2023, il Kp è stato 7 e l'aurora si è spinta fino al centro Italia.
Ne potremmo vedere ancora? Seppur non sia possibile fare una previsione precisa abbiamo capito che in primis dipende da quanto il nostro Sole è attivo. Esso presenta un ciclo di attività magnetica che dura all'incirca 11 anni, quando si passa da un minimo di attività (pochi o quasi nulli brillamenti) a un massimo di attività (con molti brillamenti e CME). Recenti studi stanno dimostrando che il Sole sta per arrivare al picco di attività solare del suo attuale ciclo (siamo nel 25esimo ciclo solare) che secondo le stime potrebbe già verificarsi verso la fine del prossimo anno. Va da sé che con una maggiore attività solare aumentino quindi le probabilità di maggiori brillamenti (CME) con conseguente maggiore possibilità di aurore boreale. Non è da escludere, quindi, che potremo rivederle anche alle nostre latitudini, malgrado i fattori da concatenare per concretizzarla siano numerosi(forte CME, cieli tersi e limpidi, periodo dell'anno, ecc ).