Una tempesta solare è un evento naturale che si verifica quando il Sole emette una grande quantità di particelle cariche, principalmente protoni ed elettroni, insieme a radiazioni elettromagnetiche. Questo fenomeno è causato dall’attività magnetica sulla superficie solare, sotto forma di esplosioni di massa coronale (CME) o brillamenti solari. Le tempeste solari dipendono principalmente dall’attività magnetica del Sole, che può variare nel tempo in un ciclo lungo circa 11 anni.
In questa prima metà di maggio 2024 gli scienziati hanno rilevato un progressivo aumento delle dimensioni di due macchie solari, costantemente tenute sotto controllo. Si tratta di quelle denominate 13663 e 13664. Queste ultime sono le dirette responsabili dei pesanti fenomeni elettromagnetici che stanno interessando il nostro pianeta.
Cosa sono le macchie solari e qual è il loro ruolo
Le macchie solari sono regioni più fredde e più scure della superficie del Sole, causate da intensi campi magnetici che inibiscono la convezione e riducono la temperatura locale.
Rappresentano un problema perché sono spesso associate a eruzioni solari, violente esplosioni sulla superficie del Sole che rilasciano enormi quantità di energia e materia nello spazio. Queste eruzioni possono generare radiazioni pericolose come raggi X e particelle ad alta energia che possono interferire con le comunicazioni, danneggiare i satelliti e influenzare le reti elettriche sulla Terra.
Un altro effetto diretto consiste, come accennato in apertura, nell’emissione di massa coronale: enormi quantità di gas ionizzato sono espulse nello spazio. Quando queste CME sono dirette verso la Terra, possono causare disturbi geomagnetici e tempeste solari che vanno a influenzare significativamente le nostre attività.
I campi magnetici associati alle macchie solari possono causare variazioni nel campo magnetico della Terra. I disturbi provocati possono interessare il funzionamento delle reti elettriche, causare interferenze nei sistemi di comunicazione e navigazione, danneggiare dispositivi elettronici sensibili.
Gli effetti delle tempeste solari sulla Terra
Se si escludono i rilevamenti del 2003 (tempeste solari di Halloween) e l’evento di Carrington (1859), quella di maggio 2024 entrerà negli annali come la tempesta solare più violenta di sempre.
Le eruzioni di classe X registrate in questi giorni hanno già prodotto radiazioni di raggi X e UV, oltre a emissioni di gas coronali dirette verso la Terra. Hanno inoltre innescato il fenomeno di Deling, impattando negativamente sulle comunicazioni a onde corte.
I tecnici di vari laboratori hanno rilevato l’aumento di protoni ad alta energia nella fascia geostazionaria oltre a un vento solare con una velocità massima di circa 1000 km/s e una intensità magnetica di 72 nT.
Il vento solare è costituito da particelle cariche, principalmente protoni ed elettroni, che vengono costantemente emesse dal Sole e si diffondono nello spazio interplanetario. Queste particelle viaggiano ad alte velocità e portano con sé un campo magnetico, noto come “intensità magnetica del vento solare”.
Aurore boreali a latitudini molto inferiori, anche in Italia
Le aurore boreali e australi sono fenomeni luminosi che si verificano nelle regioni polari terrestri quando le particelle cariche provenienti dal vento solare interagiscono con la magnetosfera della Terra e penetrano nell’atmosfera terrestre lungo le linee del campo magnetico. Durante le tempeste solari o le eruzioni solari di vasta portata, la quantità e l’energia delle particelle cariche emesse dal Sole possono aumentare notevolmente. L’aumento dell’intensità del vento solare può portare a una maggiore penetrazione delle particelle cariche nella magnetosfera terrestre e nell’atmosfera.
Durante le tempeste solari, le aurore boreali e australi possono essere osservate a latitudini molto inferiori rispetto a quelle abituali. Ciò è dovuto al fatto che l’incremento dell’energia delle particelle cariche e l’aumento della loro penetrazione nella magnetosfera possono causare una maggiore intensità e una più ampia estensione delle aurore.
Effetti della tempesta solare sui satelliti in orbita
Le tempeste solari possono avere diversi effetti sui satelliti in orbita intorno alla Terra. L’aumento dell’attività solare può causare un aumento della densità atmosferica nella termosfera terrestre, accelerando il degrado orbitale dei satelliti e riducendo la loro durata operativa.
Le particelle cariche emesse durante le tempeste solari possono causare interferenze elettroniche sui componenti elettronici sensibili dei satelliti, inclusi i circuiti di comunicazione, i sistemi di navigazione e i sensori. Questo può causare malfunzionamenti temporanei o permanenti dei satelliti e può influenzare la qualità delle comunicazioni e dei dati trasmessi. Starlink ha già confermato un momentaneo degrado delle prestazioni durante questi giorni di tempesta solare.
La radiazione solare “anomala” può anche portare al danneggiamento dei pannelli solari dei satelliti, riducendo la loro capacità di generare energia, e influenzare il corretto funzionamento dei sistemi di navigazione come il GPS.
Un caso concreto: i dispositivi GPS usati in agricoltura non funzionano più
La potente tempesta solare ha scatenato la sua furia elettromagnetica, seminando il caos nel campo magnetico terrestre. Un caso evidente sono i malfunzionamenti dei sistemi GPS, segnalati soprattutto in agricoltura, in molte zone del mondo.
John Deere, nome di spicco nel settore delle macchine agricole, ha avvertito la sua clientela delle gravi ripercussioni della tempesta solare relativamente al funzionamento delle apparecchiature montate sui trattori della nota azienda.
Come racconta 404 Media, tante aziende attive in campo agricolo che dipendono dalla precisione dei sistemi guidata da GPS, sono state costrette a interrompere le operazioni di semina. Le interruzioni indotte dalla tempesta solare hanno compromesso l’accuratezza dei sistemi GPS e Real-Time Kinematic (RTK), essenziali per compiti che vanno dalla semina, all’aratura dei campi e all’applicazione di fertilizzanti ed erbicidi.
L'”agricoltura di precisione” si è insomma scoperta vulnerabile ai “capricci” della nostra stella, perdendo quell'”accuratezza centimetrica” finora rivelatasi essenziale. Un vantaggio competitivo non da poco per tante realtà del settore.
Rischi di blackout: perché?
Le GIC (Geomagnetically Induced Currents) sono correnti elettriche che possono svilupparsi nel sottosuolo terrestre, in seguito a una catena di eventi fisici innescatisi come conseguenza dell’espulsione di massa coronale solare.
Durante una forte tempesta solare, può accadere che il campo magnetico solare, incontrando quello terrestre, riesca ad “annullarlo”. In queste particolari condizioni, succede che le linee di forza del campo magnetico terrestre si aprono, con la scomparsa dell’effetto protettivo normalmente esercitato dalla nostra magnetosfera.
Le particelle trasportate dal vento solare possono così penetrare nella magnetosfera e rafforzare i sistemi di correnti presenti intorno alla Terra. Ne conseguono più o meno rilevanti variazioni nel campo magnetico generato da tali correnti, il quale a sua volta induce altre correnti elettriche sulla superficie terrestre, chiamate GIC.
Le GIC si propagano nel terreno concentrandosi dove riescono a fluire con maggiore facilità (conducibilità elettrica maggiore). La diffusione si concentra quindi lungo strutture metalliche lunghe come i sistemi di distribuzione dell’energia, oleodotti, gasdotti e reti ferroviarie, spiega Roberta Tozzi, ricercatrice INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia).
Tozzi ha ricordato l’evento manifestato nel 1989 in Canada (regione del Québec) quando le GIC causarono un black-out elettrico durato diversi giorni.