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Come nascono le aurore boreali 

Uno studio condotto dall’Università dell’Iowa rivela il processo di formazione di uno dei fenomeni più affascinanti dei cieli del nord, le aurore boreali. Secondo la ricerca, pubblicata su Nature Communications, le aurore più brillanti sarebbero prodotte da potenti onde elettromagnetiche generate durante le tempeste geomagnetiche. Questo fenomeno, noto come onde di Alfvén, accelera gli elettroni verso la Terra, facendo sì che le particelle producano il familiare spettacolo di luci atmosferiche.

Le particelle energizzate provenienti dal Sole come gli elettroni – si legge nello studio – precipitano lungo le linee del campo magnetico terrestre nell’atmosfera superiore, dove si scontrano con le molecole di ossigeno e azoto, scagliandole all’interno dell’atmosfera. Queste molecole eccitate si rilassano, emettendo luce e producendo le colorate sfumature dell’aurora boreale.

La teoria è  supportata dalle missioni spaziali che hanno spesso captato le onde di Alfvén nel loro viaggio verso la Terra sopra le aurore, mentre producono l’accelerazione degli elettroni lungo il percorso. I fisici dell’Iowa sono stati in grado di trovare prove di conferma della teoria, grazie a una serie di esperimenti condotti presso il Large Plasma Device nella Basic Plasma Science Facility dell’Ucla, una struttura di ricerca congiunta supportata dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e dalla National Science Foundation.

Il fenomeno della ‘navigazione’ degli elettroni sul campo elettrico di un’onda è un processo teorico noto come smorzamento di Landau, proposto per la prima volta dall’omonimo fisico russo nel 1946. Attraverso simulazioni numeriche e modelli matematici, i ricercatori hanno dimostrato che i risultati del loro esperimento concordano con lo smorzamento di Landau.

«L’idea che queste onde possano energizzare gli elettroni che creano l’aurora risale a più di quattro decenni fa, ma questa è la prima volta che siamo stati in grado di confermare definitivamente questa ipotesi – afferma Craig Kletzing, coautore dello studio – questi esperimenti ci hanno permesso di effettuare le misurazioni chiave che spiegano come si formano le aurore. Questo impegnativo esperimento ha richiesto una misurazione della piccolissima popolazione di elettroni che si muoveva lungo la camera del Large Plasma Device quasi alla stessa velocità delle onde di Alfvén».

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