Rivedere il margine del caos
Le eruzioni solari che causano le tempeste geomagnetiche quando colpiscono il campo magnetico della Terra sono solo un segnale che il sistema Sole-Terra è in uno stato lontano dall'equilibrio. Instabilità, onde e turbolenza, giocano tutte dei ruoli chiave nel comportamento del sistema. Il caos è molto diffuso nello spazio vicino alla Terra, con periodi alternati di tranquille fluttuazioni di basso livello e onde attive di alto livello di campi magnetici ed elettrici. Gli scienziati al lavoro sul progetto "Nonlinear dynamics of the solar-terrestrial environment" (PLASMADYNAMICS) hanno studiato la natura caotica dell'ambiente spaziale usando strumenti di dinamica non lineare. La dinamica non lineare offre potenti tecniche matematiche e computazionali per sondare l'origine e la natura della turbolenza. La turbolenza nello spazio è governata da onde di Alfvén, che sono delle perturbazioni in movimento del plasma e del campo magnetico. Le interazioni non lineari tra le onde di Alfvén che si propagano verso l'alto e verso il basso, andando a sbattere tra loro per creare nuove onde, rappresentano gli elementi costituenti fondamentali della turbolenza. Gli scienziati di PLASMADYNAMICS hanno modellato l'evoluzione delle onde di Alfvén per mezzo di equazioni non lineari. In particolare, essi hanno impiegato derivate delle equazioni di Schrödinger, che descrivono il moto delle singole particelle. Gli scienziati di PLASMADYNAMICS non solo sono stati in grado di modellare la transizione da ordine a caos. Il team guidato dall'Osservatorio di Parigi in Francia ha anche studiato le interazioni non lineari tra onde di Alfvén che si propagano in direzioni opposte. Specificamente, durante le violente emissioni di particelle cariche dal Sole, che sono la sorgente dei venti spaziali a raffiche, sono stati osservati dei moti caotici nel gas ionizzato. Inoltre, il progetto PLASMADYNAMICS ha riunito scienziati provenienti da diversi paesi in Asia, America ed Europa per far progredire i modelli con osservazioni solari. I risultati, presentati in 12 articoli scientifici contribuiranno alla nostra crescente comprensione del modo in cui la turbolenza può mediare gli effetti dei venti spaziali a raffiche sulla Terra.
Parole chiave
Caos, Sole, Terra, tempeste geomagnetiche, instabilità, onde, turbolenza, dinamica non lineare, gas ionizzato
