Nonostante i 150 milioni di chilometri che lo separano dalla Terra, il sole non si limita a illuminare il nostro cammino: attraverso le tempeste solari influenza anche le nostre reti elettriche e perfino i nostri trasporti.
Le conseguenze delle tempeste solari
La disciplina scientifica incaricata di studiare le sue complesse interazioni con la Terra è chiamata ” meteo spaziale “. Il suo scopo è comprendere, quantificare e, se possibile, prevedere l’effetto del sole sulle nostre infrastrutture spaziali e terrestri. Quindi, quali sono questi rischi? In che modo il sole può influenzare le nostre attività umane? E soprattutto, come possiamo anticiparlo e proteggerci da esso?
Tutto risale a quello che nel meteo spaziale è noto come Evento Carrington. Nel 1859, le aurore furono osservate a latitudini molto basse (fino a Cuba), mentre questi fenomeni si trovano normalmente nelle regioni polari.
Per quanto poca tecnologia avesse il XIX secolo, i telegrafi contemporanei erano abbastanza numerosi da testimoniare disturbi straordinari causati dalle tempeste solari. I sistemi di segnalazione continuavano a inviare informazioni anche se erano spenti. Gli scienziati soprannominarono questo fenomeno “batterie celesti”, perché erano i campi elettrici generati dall’aurora ad alimentare i circuiti.
Vale la pena menzionare anche altre tempeste solari, come quello del 1989, quando il Quebec si è trovato senza elettricità per diverse ore, o le tempeste solari di Halloween del 2003, quando la città di Malmö, nella Svezia meridionale, ha subito le stesse conseguenze. La causa principale è sempre la stessa: le tempeste solari e la loro interazione con il pianeta Terra.
Il sole ci invia costantemente radiazioni elettromagnetiche, ma anche particelle note come vento solare . Queste particelle sono principalmente elettroni e protoni. Quando si verificano grandi brillamenti solari dalle tempeste solari , vengono espulse grandi quantità di plasma (composto da particelle cariche): queste sono note come espulsioni di massa coronale .
Quando le tempeste solari vengono emesse verso la Terra, incontrano prima il campo magnetico terrestre, che agisce come uno scudo per proteggerci da queste particelle. Tuttavia, queste particelle a volte riescono a penetrare questa barriera protettiva e a interagire con la nostra atmosfera superiore. Questo è ciò che è noto come tempesta geomagnetica.
È questo incontro di particelle cariche con le molecole e gli atomi dell’alta atmosfera (come ossigeno e azoto) che dà origine al fenomeno luminoso delle aurore polari. Queste aurore sono quindi una prova visibile a occhio nudo che questa interazione sole-Terra esiste davvero.
La difficoltà maggiore che gli scienziati devono affrontare oggi è che queste espulsioni di massa coronale causate dalle tempeste solari sono difficili da prevedere. È quindi difficile sapere quando si verificheranno e se avranno o meno un impatto sulla Terra. Sappiamo, tuttavia, che l’attività del sole segue un ciclo di circa 11 anni, con un picco di attività a metà del ciclo. È durante questo periodo di massima attività che vediamo la maggior parte delle tempeste solari. Infatti, stiamo attualmente sperimentando il picco di attività nell’attuale ciclo solare, che dovrebbe raggiungere il picco nel 2025.
Oltre questo ciclo, la presenza di regioni “attive” è un indicatore della maggiore o minore probabilità che il sole emettano tempeste solari. Sono chiamate macchie solari perché alla luce visibile appaiono più scure del resto del disco solare. Una macchia solare deve anche trovarsi di fronte alla Terra affinché le particelle che emette raggiungano il nostro pianeta.
Massimo solare e osservazioni dell’aurora boreale a basse latitudini: un promemoria degli eventi recenti. Il 10 maggio 2024, siamo stati in grado di osservare l’aurora boreale fino alla Francia. E sono state effettivamente diverse espulsioni di massa coronale emesse in direzione della Terra a essere responsabili di queste aurore.
Molti settori di attività sono interessati e i sistemi sono interessati in modi diversi. Il primo esempio sono le reti elettriche, che sono interessate da quelle che sono note come correnti indotte geomagneticamente, create dalle tempeste solari. Queste correnti si aggiungono a quelle già presenti nei conduttori, portando a interruzioni e talvolta persino al blackout delle reti.
Ma non sono solo le reti elettriche a essere interessate, anche le condutture e le reti ferroviarie lo sono. Un altro esempio è l’aviazione. Questo settore può essere colpito dalle particelle ad alta energia emesse dal sole durante le espulsioni di massa coronale delle tempeste solari. Queste particelle possono penetrare direttamente nei sistemi degli aeromobili e causare danni temporanei o permanenti . Queste stesse particelle possono irradiare passeggeri ed equipaggio in caso di un importante evento geomagnetico.
Un altro esempio che può essere fornito qui riguarda i dispositivi di uso quotidiano. I telefoni cellulari, gli orologi connessi, le nostre auto e molti altri utilizzano tutti sistemi di posizionamento satellitare (come il GPS o il suo equivalente europeo Galileo) per localizzarsi. Questi sistemi possono essere interrotti da tempeste solari, con conseguenti errori di accuratezza e spostamenti di posizione che vanno da pochi metri a diverse centinaia di metri, il che può essere molto problematico.
Allo stesso modo, le comunicazioni satellitari e ad alta frequenza sono anch’esse influenzate dalle tempeste solari, ma anche dalle esplosioni di radiazioni solari. Di conseguenza, settori come la navigazione, l’esercito e la finanza sono anch’essi sconvolti da questi eventi.
Queste varie interruzioni possono avere gravi conseguenze economiche e sociali, con reazioni a cascata dato che tutti i nostri sistemi sono interconnessi. Di conseguenza, se una rete elettrica va giù, lo fanno anche tutti i sistemi che dipendono da essa, con conseguenze dirette non solo per le infrastrutture ma anche per la nostra vita quotidiana.
Ciò solleva una serie di domande: siamo consapevoli di questo rischio? Come reagiremmo se i nostri dispositivi tecnologici smettessero di funzionare per diverse ore o diversi giorni, o peggio, se una regione fosse privata dell’elettricità per un lungo periodo?
Tutte queste domande sono cruciali e vengono prese sul serio dalla comunità meteorologica spaziale, ma anche dai governi, che stanno sviluppando soluzioni per prevenire questi rischi e ridurre al minimo i danni. È stata questa prevenzione e la previsione accurata della NOAA, l’agenzia statunitense responsabile dell’osservazione dell’atmosfera e degli oceani, che ha permesso agli operatori di limitare i danni delle tempeste solari durante l’evento del 10 maggio 2024.
Mentre i danni delle tempeste solari sono stati limitati in questa occasione, le conseguenze potrebbero essere diverse se le prossime tempeste solari fossero più gravi o imprevedibili per gli scienziati. Ciò non lascerebbe agli operatori il tempo di mettere in atto misure di sicurezza, con conseguenti danni che sarebbero sicuramente molto più estesi.
Tutti questi problemi sono attualmente analizzati attentamente in uno studio finanziato da Axa Insurance . L’obiettivo è quello di rendere il settore assicurativo e il resto della società più consapevoli di questi rischi meteorologici spaziali, in modo da comprenderli meglio, prevederli meglio, quantificarne le conseguenze e ridurli al minimo. Quindi, nello stesso modo in cui guardiamo le previsioni del tempo per scoprire che tempo farà, gli scienziati stanno consultando bollettini e applicazioni specializzate per scoprire le imminenti tempeste solari. Forse presto avremo tutti avvisi di tempeste solari sui nostri telefoni.
Le tempeste solari che hanno causato splendide aurore boreali possono creare scompiglio nella tecnologia
Ultimamente milioni di persone in tutto il mondo hanno potuto ammirare un’ipnotizzante esibizione di aurora boreale e aurora australe , meglio note come luci del nord e del sud. Le luci, solitamente visibili in regioni simili a corone che circondano i poli della Terra, sono state spinte alle medie latitudini dall’intensa attività del sole.
Le stesse tempeste geomagnetiche che causano le aurore possono causare danni alle infrastrutture create dall’uomo sul nostro pianeta. Queste tempeste, causate da particelle ad alta energia provenienti dal sole che colpiscono la nostra atmosfera, hanno il potenziale di mettere fuori uso reti elettriche e satelliti. Quindi, quali sono stati gli impatti di questa recente ondata di tempeste meteorologiche spaziali ?
Intorno all’8 maggio, una regione attiva del sole è esplosa, scagliando verso la Terra una nube di miliardi di tonnellate di materiale magnetizzato e caricato elettricamente, nota come espulsione di massa coronale (CME) . Questa si è rivelata la prima di diverse CME successive, che in seguito si sono fuse per formare un’unica, massiccia struttura.
Questo si è schiantato nella magnetosfera del nostro pianeta, la regione dello spazio vicino alla Terra che è dominata dal campo magnetico terrestre. Mentre le particelle subatomiche della CME vengono incanalate verso il basso, i canali di corrente elettrica che scorrono attraverso parte dell’atmosfera nota come ionosfera, si intensificano.
Oltre a innescare le aurore boreali, ciò può causare potenti fluttuazioni magnetiche sulla superficie terrestre. Di conseguenza, le correnti elettriche possono fluire attraverso reti elettriche, oleodotti e linee ferroviarie , interferendo potenzialmente con le normali operazioni.
Le particelle subatomiche del CME possono danneggiare i pannelli solari e l’elettronica dei satelliti. Sabato, Elon Musk ha detto che i satelliti internet Starlink della sua azienda SpaceX erano “sotto molta pressione”, a causa della tempesta, “ma finora hanno retto”.
Le perturbazioni nella ionosfera sono state aggravate da una serie di eruzioni luminose chiamate “brillamenti” sul sole che hanno riversato radiazioni ad alta energia sulla superficie illuminata dal sole della Terra. L’attività dei brillamenti è associata a blackout radio che possono interferire con le comunicazioni radio ad alta frequenza, come quelle richieste dagli aerei sui voli transoceanici. Ci sono indicazioni che la tempesta abbia causato qualche interruzione sui voli transatlantici, ma questi rapporti sono ancora in fase di valutazione.
Shawn Dahl, coordinatore del servizio per lo Space Weather Prediction Center presso la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in Colorado, ha dichiarato alla US National Public Radio che i gestori della rete elettrica sono stati molto impegnati “a garantire un flusso di corrente adeguato e regolato, senza interruzioni”.
Ha anche aggiunto che alcuni sistemi GPS hanno avuto difficoltà a bloccare le posizioni e hanno offerto posizioni errate. Questi problemi GPS sembrano aver causato interruzioni nei sistemi di navigazione delle attrezzature agricole negli Stati Uniti. Molti trattori usano il GPS per piantare file precise in un campo, evitando spazi vuoti e sovrapposizioni. I problemi si sono verificati durante il picco della stagione della semina nel Midwest e in Canada.
Alcune di queste cose potrebbero sembrare un po’ come un film catastrofico di Hollywood. Eppure, mentre i problemi del GPS hanno causato notevoli sconvolgimenti nell’agricoltura, gli impatti non sembrano essere stati diffusi su tutta la Terra. Per molti o la maggior parte, la vita sembra aver continuato, nonostante tutto. Come mai?
La consapevolezza e la preparazione hanno sicuramente aiutato. Ciò che abbiamo appena sperimentato è stato, senza dubbio, un evento meteorologico spaziale insolitamente forte. È ancora presto e gli scienziati analizzeranno la tempesta del maggio 2024 per anni a venire. Tuttavia, le prime indicazioni sono che la tempesta geomagnetica dello scorso fine settimana è stata la più potente dalla “tempesta di Halloween” dell’ottobre 2003. Oltre alle splendide luci nel cielo, gli impatti negativi della tempesta del 2024 non sono ancora del tutto chiari.
In questa fase, non sembra che ci siano stati guasti catastrofici, ma gli operatori delle infrastrutture faranno il punto della situazione per capire se e come i loro sistemi sono stati interessati. Dietro le quinte, agenzie nazionali come la NOAA e il Met Office nel Regno Unito stavano monitorando l’attività, emettendo previsioni e avvisi alle parti interessate e interagendo con esperti e governi. In risposta, gli operatori delle infrastrutture hanno preso misure per garantire la continuità dei servizi e salvaguardare le loro apparecchiature.
Quello che abbiamo appena vissuto non è stato il più grande evento di questo tipo mai visto. Quell’onore spetta al “Carrington Event” del settembre 1859 , in cui una massiccia CME (o più probabilmente una coppia di CME) innescò un’enorme tempesta geomagnetica che spinse l’aurora boreale a sud fino ai Caraibi e indusse correnti così potenti nelle linee telegrafiche in rame che almeno un operatore subì una grave scossa elettrica, anche se sopravvisse .
Secondo alcuni parametri, l’evento Carrington è stato due o tre volte più potente della tempesta a cui abbiamo appena assistito. Eventi così massicci sono rari, probabilmente si verificano una volta ogni duecento anni, al contrario della tempesta del maggio 2024 che era di una portata osservata una volta ogni due decenni.
La tecnologia umana è in grado di far fronte a eventi meteorologici spaziali relativamente potenti, ma le tecnologie e le infrastrutture moderne non hanno mai sperimentato nulla di simile all’evento di Carrington. Ecco perché i ricercatori si sforzano di comprendere meglio il meteo spaziale e di collaborare con agenzie e governo per prevedere e mitigare il suo impatto sulla nostra società e sviluppare migliori strumenti di previsione.
