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Nuove scoperte dalle sonde Van Allen

Sinistra: rappresentazione dell'ambiente attorno alla Terra nei periodi in cui non ci sono tempeste geomagnetiche, dominato dai protoni ad alta energia (in arancione); a destra, (in rosso) l'apporto dei protoni a bassa energia durante le tempeste geomagnetiche.
Sinistra: rappresentazione dell'ambiente attorno alla Terra nei periodi in cui non ci sono tempeste geomagnetiche, dominato dai protoni ad alta energia (in arancione); a destra, (in rosso) l'apporto dei protoni a bassa energia durante le tempeste geomagnetiche. Crediti: Johns Hopkins APL

Grazie alle sonde della NASA Van Allen stiamo scoprendo che l'anello di particelle cariche che circonda il nostro pianeta si comporta in modo molto diverso rispetto a quanto ipotizzato finora. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Geophysical Research Letters.

Lo strumento RBSPICE (Radiation Belt Storm Probes Ion Composition Experiment), a bordo delle sonde, ha osservato la "corrente ad anello" nel lungo periodo mostrando che non è soggetta a rinforzi e cali generalizzati come si pensava ma protoni ad alta e bassa energia si comportano diversamente.

Le fasce di Van Allen sono le "ciambelle" ricche di particelle ad alta energia che circondano il nostro pianeta, tra l'orbita geostazionaria (l'orbita dei satelliti per telecomunicazioni) e l’orbita bassa (l'orbita della ISS, Stazione Spaziale Internazionale). Prendono il nome da James Van Allen, lo scienziato che ne dedusse l'esistenza, analizzando i dati trasmessi dal primo satellite americano Explorer 1 nel 1958.
Intrappolano e scambiano plasma con lo spazio esterno, senza che questo raggiunga la Terra.
Sono considerate divise in due zone, anzi in tre. La più interna è costituita essenzialmente da protoni ad alta energia ed è abbastanza stabile mentre, la fascia esterna è più complessa e variabile. E' formata, per la maggior parte, da elettroni e risente particolarmente degli influssi legati agli eventi solari. La terza è stata scoperta recentemente grazie ad una fortunata coincidenza, pochi giorni dopo il lancio della missione Van Allen.
La corrente ad anello è una corrente elettrica costituita da ioni energetici che si muovono attraverso le linee di campo nel piano equatoriale. E' parte integrante dell'ambiente elettromagnetico che circonda la Terra, cambia in risposta all'attività solare e geomagnetica, colpisce le particelle che si muovono attraverso le fasce di radiazione.
RBSPICE è uno spettrometro, a bordo delle sonde, usato per misurare la composizione della corrente ad anello, cioè la quantità di protoni, di elio, di ossigeno e la pressione. Questi fattori possono influenzare la forma dei campi magnetici nella magnetosfera terrestre.

"Studiamo la corrente ad anello perché, per prima cosa, comporta un sistema globale di correnti elettriche nello spazio e sulla superficie terrestre che nel corso di intense tempeste geomagnetiche possono causare gravi danni ai nostri sistemi tecnologici", ha dichiarato nel report l'autore dello studio Matina Gkioulidou, della Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (Maryland). "Inoltre, modificano il campo megnetico nello spazio vicino alla Terra che a sua volta controlla il movimento delle particelle nelle fasce di radiazione che circondano il nostro pianeta".

La corrente ad anello si trova ad una distanza tra i 10.000 ed i 60.000 chilometri dalla Terra.
E' stata ipotizzata nei primi anni del XX secolo per spiegare la diminuzione globale osservata nel campo magnetico terrestre vista dalla superficie, che può essere misurata con dei magnetometri. Ma da queste misurazioni non era emerso che in realtà tale andamento riguarda solo una categoria di particelle, mentre le altre si mantengono costanti.
"Dopo aver esaminato i dati è diventato chiaro che vi è una sostanziale corrente ad anello persistente attorno alla Terra anche durante i periodi in cui non ci sono tempeste geomagnetiche, guidata dai protoni ad alta energia. Durante le tempeste geomagnetiche il potenziamento della corrente ad anello è dovuto invece ai protoni a bassa energia che entrano nella regione vicino alla Terra", ha spiegato Gkioulidou.

Tale risultato sarà utile per migliorare le previsioni di metereologia spaziale.

Le due sonde gemelle sono state lanciate il 30 agosto 2012.
Chiamate originariamente Radiation Belt Storm (RBSP) e successivamente ribattezzate Van Allen, stanno continuando con successo la loro missione alla scoperta dell'ambiente di particelle ad alta energia che circonda il nostro pianeta.

Storm time dynamics of ring current protons: Implications for the long-te [abstract]

Our investigation of the long-term ring current proton pressure evolution in Earth's inner magnetosphere based on Van Allen Probes data shows drastically different behavior of the low- and high- energy components of the ring current proton population with respect to the SYM-H index variation. We found that while the low-energy component of the protons (<80 keV) is strongly governed by convective timescales and is very well correlated with the absolute value of SYM-H index, the high-energy component (>100 keV) varies on much longer timescales and shows either no correlation or anticorrelation with the absolute value of SYM-H index. Our study also shows that the contributions of the low- and high- energy protons to the inner magnetosphere energy content are comparable. Thus, our results conclusively demonstrate that proton dynamics, and as a result the energy budget in the inner magnetosphere, do not vary strictly on storm time timescales as those are defined by the SYM-H index.

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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