Prepararsi per le tempeste solari
Un gran numero di missioni per l’esplorazione dello spazio hanno fornito moltissimi dati sul vento solare, il flusso di particelle cariche che viene emesso continuamente dal Sole. Durante le tempeste solari, l’intensità delle particelle energetiche può aumentare sensibilmente, creando scompiglio nelle reti di comunicazione e di distribuzione dell’energia sulla Terra. Le attuali previsioni relative a questo cosiddetto meteo spaziale sono imprecise e non aiutano a sufficienza per prepararsi alle tempeste solari. Il progetto SHOCK (Solar and heliosphericcollisionless kinetics: Enabling data analysis of the Sun to earth plasma system with kinetic modelling), finanziato dall’UE, è stato avviato per aumentare la nostra comprensione dei cambiamenti cinetici su piccola scala nel vento solare, con l’obbiettivo finale di far progredire le previsioni relative al meteo spaziale. Le tradizionali simulazioni dell’interazione tra magnetosfera e vento solare si basano su modelli magnetoidrodinamici in cui il plasma spaziale è trattato come un fluido. Tuttavia, poiché le magnetosfere sono dominate dagli effetti cinetici degli ioni, dei modelli molto più realistici possono essere sviluppati trattando gli ioni come particelle. I risultati di queste simulazioni possono quindi essere confrontati direttamente con le osservazioni effettuate dai veicoli spaziali. Gli scienziati di SHOCK hanno confrontato i risultati di queste simulazioni realistiche dell’interazione tra vento solare e la magnetosfera di Mercurio con le osservazioni provenienti dalla missione Messenger della NASA. Sono state svolte anche delle ricerche sulla struttura del bow shock della Terra, poiché questo fenomeno è riprodotto nelle simulazioni dell’interazione tra magnetosfera e vento solare. Un laboratorio di missione virtuale è stato sviluppato al fine di visualizzare i risultati delle simulazioni cinetiche dei plasmi spaziali in un formato idoneo al confronto con i dati ottenuti dalle missioni spaziali. Il prototipo di questa applicazione basata sul web è disponibile qui, sia per i ricercatori che per il grande pubblico. Sfruttando la sinergia tra modellazione del plasma spaziale e analisi dei dati, gli scienziati di SHOCK hanno risolto dei misteri di lunga data relativi a turbolenza, accelerazione delle particelle e riconnessione nel vento solare. In confronti recenti, questi processi fondamentali catturati nelle loro simulazioni corrispondevano bene alle osservazioni provenienti dalla missione Cluster dell’Agenzia spaziale europea (ESA). Gli scienziati di SHOCK stanno continuando a confrontare le loro previsioni con le osservazioni provenienti sia dal veicolo spaziale della NASA che da quello dell’ESA. I risultati saranno preziosissimi per sviluppare dei modelli più accurati dell’interazione del vento solare con le magnetosfere, che è fondamentale per prevedere il meteo spaziale nel sistema solare.
Parole chiave
Tempeste solari, meteo spaziale, vento solare, magnetosfere, modellazione cinetica
