L'aurora polare, spesso denominataaurora borealeoaustralea seconda dell'emisferoin cui si verifica, un fenomenootticodell'atmosferacaratterizzato principalmente da bande luminose di colore rosso-verde-azzurro, detti archi aurorali. Le aurore possono comunque manifestarsi con un'ampia gamma di forme e colori, rapidamente mutevoli nel tempo e nello spazio.Il fenomeno causato dall'interazione di particelle cariche (protoni ed elettroni) di origine solare (vento solare) con laionosferaterrestre (atmosfera tra i 100-500 km). Tali particelle eccitano gli atomi dell'atmosfera che diseccitandosi in seguito emettono luce di varie lunghezze d'onda. A causa della geometria delcampo magnetico terrestre, le aurore sono visibili in due ristrette fasce attorno ai poli magnetici della terra, dette ovali aurorali. Le aurore visibili ad occhio nudo sono prodotte daglielettroni, mentre quelle diprotonipossono essere osservate solo con l'ausilio di particolari strumenti, sia da terra che dallo spazio.Le aurore sono pi intense e frequenti durante periodi di intensa attivit solare, periodi in cui il campo magnetico interplanetario pu presentare notevoli variazioni in intensit e direzione, aumentando la possibilit di un accoppiamento (riconnessione magnetica) con il campo magnetico terrestre.

L'origine dell'aurora si trova a 149 milioni dikmdallaTerra, cio sulSole. La comparsa di un grande gruppo dimacchie solari la prima avvisaglia di una attivit espulsiva di massa coronale intensa. Leparticelleenergetiche emesse dal Sole viaggiano nello spazio formando ilvento solare. Questo si muove attraverso lo spazio interplanetario (e quindi verso la Terra, che pu raggiungere in 50 ore) con delle velocit tipicamente comprese tra i 400 e gli 800 km/s, trascinando con s parte delcampo magneticosolare (campo magnetico interplanetario). Il vento solare, interagendo con il campo magnetico terrestre detto anchemagnetosfera, lo distorce creando una sorta di "bolla" magnetica, di forma simile ad una cometa.La magnetosfera terrestre funziona come unoscudo, schermando la Terra dall'impatto diretto delle particelle cariche (plasma) che compongono il vento solare. In prima approssimazione queste particelle "scivolano" lungo il bordo esterno della magnetosfera (magnetopausa) e passano oltre la Terra. In realt, a causa di un processo noto comericonnessione magnetica(il campo magnetico interplanetario punta in direzione opposta a quello terrestre), il plasma del vento solare pu penetrare dentro la magnetosfera e, dopo complessi processi di accelerazione, interagire con la ionosfera terrestre, depositando immense quantit di protoni ed elettroni nell'alta atmosfera, e dando luogo, in tal modo, al fenomeno delle aurore. da notare che lezone artiche, possedendo una protezione magnetica minore, risultano le pi esposte a questo fenomeno e spesso, per qualche giorno dopo l'evento, l'ozonosi riduce circa di un cinque per cento.

La forma di un'aurora polare molto varia. Archi e brillanti raggi di luce iniziano a 100 km sopra la superficie terrestre e si estendono verso l'alto lungo il campo magnetico, per centinaia di chilometri. Gli archi possono essere molto sottili, anche solo 100 metri, pur estendendosi daorizzontead orizzonte. Possono essere quasi immobili e poi, come se una mano fosse passata su una lunga tenda, iniziare a muoversi e torcersi. Dopo la mezzanotte, l'aurora pu prendere una forma a macchie e ognuna delle macchie spesso lampeggia pi o meno ogni 10 secondi fino all'alba.La maggior parte della luce visibile in un'aurora di un giallo verdognolo, ma a volte i raggi possono diventare rossi in cima e lungo il bordo inferiore. In occasioni molto rare, la luce del sole pu colpire la parte superiore dei raggi creando un debole colore blu. Ancora pi raramente (una volta ogni 10 anni o pi) l'aurora pu essere rosso sangue da cima a fondo. Oltre a produrre luce, le particelle energetiche che formano l'aurora portano calore. Questo dissipato come radiazioneinfrarossao trasportato via dai forti venti dell'alta atmosfera.

L'aurora formata dall'interazione di particelle ad alta energia (in genereelettroni) con gliatomineutri dell'alta atmosfera terrestre. Queste particelle possono eccitare (tramite collisioni) gli elettroni di valenza dell'atomo neutro. Dopo un intervallo di tempo caratteristico, tali elettroni ritornano al loro stato iniziale, emettendofotoni(particelle di luce). Questo processo simile alla scarica alplasmadi unalampada al neon.I particolari colori di un'aurora dipendono da quali gas sono presenti nell'atmosfera, dal loro stato elettrico e dall'energia delle particelle che li colpiscono. L'ossigenoatomico responsabile del colore verde (lunghezza d'onda557,7nm), e l'ossigeno molecolare per il rosso (630 nm). L'azotocausa il colore blu.

Il sole unastellacon alcune caratteristiche molto variabili, che cambiano con periodi che vanno da poche ore a centinaia d'anni. La direzione del campo magnetico interplanetario, e la velocit e la densit del vento solare, dipendono tutte dall'attivit del Sole. Possono cambiare drasticamente in poco tempo e influenzare l'attivit geomagnetica. Quando questa aumenta, il bordo meridionale dell'atmosfera boreale si muove verso sud. Anche le emissioni di materia dellacorona solarecausano ovali aurorali pi grandi. Se il campo magnetico interplanetario rivolto in direzione opposta a quello terrestre il trasferimento di energia pi grande, e quindi le aurore sono pi pronunciate.I disturbi della magnetosfera terrestre sono chiamatitempeste geomagnetiche. Esse possono produrre cambiamenti improvvisi nella forma e nel moto dell'aurora, chiamati sottotempeste aurorali. Le fluttuazioni magnetiche di tutte queste tempeste possono causare disturbi alla rete di energia elettrica, a volte facendo guastare alcuni apparecchi e causandoblack outestesi. Possono anche influenzare il funzionamento delleradiocomunicazioniviasatellite. Le tempeste magnetiche possono durare parecchie ore o anche giorni, e sottotempeste aurorali possono avvenire molte volte al giorno.

A volte, durante l'apparizione di un'aurora, si possono sentire suoni, in genere essi assomigliano a sibili, si tratta disuoni elettrofonici, un fenomeno che si pu manifestare, sebbene molto pi raramente, anche durante l'apparizione dibolidi. L'origine di questi suoni ancora mal compresa, si ritiene che sia dovuta a perturbazioni del campo magnetico terrestre locale causate da un'aumentata ionizzazione dell'atmosfera sovrastante. Spesso l'ascolto di tali suoni facilitato dalla presenza di oggetti metallici nelle immediate vicinanze del testimone. Suono tratto durante un fenomeno di aurora boreale.

l28 agosto1859, all'improvviso apparvero le misteriose luci delle aurore lungo una vasta area del territorioamericano. In tutto il mondo, nei centri scientifici, la strumentazione impazz visto che imagnetometrifinirono tutti fuori scala ecorrentispurie si formarono nellelinee telegrafiche.[Il giorno seguente, l'astronomoingleseRichard Christopher Carringtonnot un gruppo di macchie solari di dimensioni insolitamente grandi, dal quale partiva un lampo di luce biancastra, che dopo qualche ora produsse una seconda ondata di aurore di grande intensit. Con la "Grande Aurora" del 1859 i modelli di spiegazione dei fenomeni di attivit solare si innovarono rapidamente e le antiche ipotesi dilampiad alta quota, o di luce riflessa daicebergvennero sostituite da quelle pi attinenti agli eventi solari e alla perturbazione. Tempeste di quella intensit, fortunatamente, stimato che capitino ogni 500 anni. L'ultimo evento di un'intensit pari alla met di quella del 1859 accaduto nel1960provocando interruzioniradioin tutto il pianeta. Gli esperti ritengono che i costi di una eventuale supertempesta potrebbero essere paragonabili a quelli di un grandeterremoto, semprech manchino le opportune contromisure, come procrastinare alcune attivit delicate svolte dai satelliti, spostare le rotte aeree, individuare in anticipo gli elementi vulnerabili delle reti.[4]L'attivit magnetica solare, e quindi anche la formazione di macchie solari, varia ciclicamente ogni undici anni. Nel mese digennaiodel2008 iniziato il nuovo ciclo quindi lecito attendersi per i prossimi anni un incremento di attivit. Negli ultimi undici anni, gli studiosi hanno rilevato circa 21 mila brillamenti e 13 mila nubi di plasma fuoriusciti dalla superficie solare.

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