La superficie del Sole irradia energia e spesso espelle sulla Terra masse di plasma altamente magnetizzato. A volte queste emissioni sono abbastanza forti da sfondare la magnetosfera, lo scudo magnetico naturale che protegge la Terra, causando danni ai satelliti o alle reti elettriche. Tale clima spaziale può avere conseguenze catastrofiche.
Gli astronomi hanno studiato per secoli l'attività del Sole, oggi i computer occupano un posto centrale nella ricerca della comprensione del comportamento del Sole e del suo ruolo nei fenomeni meteorologici spaziali. La legge bipartisan PROSWIFT (Promoting Space Weather Research and Observations to Improvement Tomorrow's Forecasting), approvata nell'ottobre 2020, formalizza la necessità di sviluppare strumenti di previsione meteorologica spaziale più avanzati.
Il tempo spaziale può sembrare un problema lontano per molti, ma potremmo non renderci conto dei suoi pericoli fino a quando non sarà troppo tardi. "Non ci pensiamo, ma l'elettricità, le comunicazioni, il GPS e i gadget di tutti i giorni possono essere influenzati dagli effetti estremi del clima spaziale", affermano i ricercatori. Inoltre, gli Stati Uniti stanno pianificando missioni su altri pianeti e sulla luna. Tutto ciò richiede previsioni molto accurate del tempo spaziale, per la progettazione di astronavi e per avvertire gli astronauti di fenomeni estremi.
La turbolenza gioca un ruolo chiave nella dinamica del vento solare e nelle espulsioni di massa coronale. Questo fenomeno complesso ha molte sfaccettature, incluso il ruolo dell'interazione dell'onda d'urto con la turbolenza e l'accelerazione ionica. Il plasma solare non è in equilibrio termico. In un articolo per l'Astrophysical Journal, i ricercatori hanno descritto il ruolo degli ioni a cattura inversa nell'accelerazione delle particelle cariche nell'universo. Gli ioni di ritorno di origine interstellare o locale vengono catturati dal plasma magnetizzato del vento solare e si muovono radialmente verso l'esterno dal Sole.
Alcune particelle non termiche possono essere ulteriormente accelerate per creare particelle di energia solare, che sono particolarmente importanti per le condizioni meteorologiche spaziali sulla Terra e per gli esseri umani nello spazio. Gli scienziati hanno condotto simulazioni per comprendere meglio questo fenomeno e confrontarlo con le osservazioni dei veicoli spaziali Voyager 1 e 2, che hanno sondato i limiti esterni dell'eliosfera e ora forniscono dati unici dal mezzo interstellare locale.
Una delle aree principali della previsione del tempo spaziale è la corretta previsione dell'aspetto delle espulsioni di massa coronale - l'emissione di plasma e il relativo campo magnetico dalla corona solare - e la determinazione della direzione del campo magnetico che porta con sé. Ciò è aiutato dagli studi sul flusso inverso degli ioni, nonché dal lavoro pubblicato sull'Astrophysical Journal nel 2020, che ha utilizzato un modello magnetoidrodinamico basato su un'imbracatura magnetica per prevedere il tempo di arrivo sulla Terra e la configurazione del campo magnetico di un'espulsione di massa coronale.
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Sonda solare Parker dispone di uno strumento – SWEAP – per studiare il vento solare, gli elettroni, i protoni e l'alfa. Ad ogni orbita, la sonda si avvicina al Sole, fornendo nuove informazioni dallo strumento sulle caratteristiche del vento solare. Presto passerà oltre la regione critica, dove il vento solare diventerà superveloce e magnetosonico, e avremo informazioni sulla fisica della sua accelerazione e trasporto.
Con l'arrivo della sonda e di altri nuovi strumenti di osservazione, gli scienziati si aspettano una grande quantità di nuovi dati che possono informare e stimolare lo sviluppo di nuovi modelli per la previsione del tempo spaziale.
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