Quando l’aurora boreale si vide anche a Roma e a Napoli: la tempesta solare più potente mai registrata

L'evento di Carrington fu la tempesta geomagnetica più intensa di cui si ha notizia nella storia umana. Fu talmente violenta da provocare aurore boreali a latitudini eccezionalmente basse, visibili anche a Roma e a Napoli, e mise fuori uso parte della rete telegrafica mondiale. Ricostruiamo cosa accadde e quali danni avrebbe causato alla nostra società basata sull'elettricità se fosse accaduta oggi.

L'origine della tempesta

Il giorno 1° settembre 1859 due astronomi inglesi, Richard Christopher Carrington e Richard Hodgson, stavano osservando ciascuno con il proprio strumento il disco del Sole, per annotare la posizione delle macchie solari. Poco prima di mezzodì, contemporaneamente e indipendentemente, entrambi notarono un evento straordinario in corrispondenza di un gruppo di macchie solari che stavano osservando: una repentina esplosione di luce sulla superficie del Sole, molto più luminosa di qualsiasi fenomeno solare osservato precedentemente.

Si trattava di una delle prime osservazioni scientifiche di un brillamento solare (solar flare), una violenta eruzione di materia e radiazione elettromagnetica sulla fotosfera solare. Carrington e Hodgson annotarono nei loro rispettivi diari il fenomeno, con l'intenzione di riportarlo alla successiva riunione della Royal Astronomical Society a Londra. Quello che non sapevano è che contemporaneamente all'esplosione di luce che Carrington e Hodgson avevano osservato, il Sole aveva scagliato nello spazio anche una enorme quantità di plasma ad alta velocità: una cosiddetta espulsione di massa coronale (in inglese coronal mass ejection, CME), probabilmente non la prima in quei giorni, ma possibilmente la più intensa.

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Cos’è e come si forma l’aurora boreale?

Proiettato nello spazio dall'energia del campo magnetico solare, questo “tsunami” di particelle elettricamente cariche, protoni ed elettroni, stavano viaggiando nello spazio a una velocità di 2500 km/s, puntato come un proiettile in direzione della Terra. La conseguente tempesta geomagnetica era solo una questione di tempo.

Luci nel cielo

Le espulsioni di massa coronale sono eventi abbastanza comuni per il Sole: durante i periodi di massima attività del ciclo solare si possono osservare anche 2-3 espulsioni al giorno. Tuttavia, le CME sono eventi direzionali: vengono cioè emessi dalla superficie solare in una determinata direzione, più o meno ampia, e lungo questa viaggiano fino a disperdersi nello spazio del Sistema Solare. In alcuni casi, durante il loro percorso, si trovano a investire la Terra, ma in generale questo non è un problema: le particelle elettricamente cariche vengono deviate dal campo magnetico terrestre e riescono a penetrare nella nostra atmosfera solo nelle regioni del Polo Nord e Polo Sud terrestre.

L'effetto più appariscente di questo fenomeno sono le luci delle aurore polari, che adornano i cieli delle zone artiche (aurore boreali) e antartiche (aurore australi). Quando le espulsioni sono particolarmente intense, queste luci si possono vedere anche a latitudini meno estreme, in Danimarca, in Scozia, o al confine tra Canada e Stati Uniti, e dall'altra parte del mondo in Patagonia, in Tasmania, o in Nuova Zelanda. Nulla in confronto a quello che stava per colpire la Terra in quella occasione.

«Alle ore 2, una luce rosea vestiva tutta la parte nord e alle 2 e 1 quarto spiccavano in essa due belle masse rosse a pochi gradi all'est e all'ovest dal meridiano magnetico, e le accompagnava un chiarore generale per tutto il cielo, tranne che all'orizzonte verso sud. […] Alle ore 3 si è ravvivata di nuovo la luce, e il cielo è apparso in molti luoghi distinto de' soliti raggi luminosi, che in alto superavano in vivacità di splendore la via Lattea, ed erano molto più lucidi in basso. La più bella comparsa di questi è stata alle 3 ore e 40 min. quando diverse colonne luminose verticali si sono formate nelle vicinanze del meridiano magnetico (cioè a circa 14° verso occidente) e taluni salivano tanto in alto da esser intercettati dalle nubi. Queste colonne o raggi erano di luce gialletta, rinnovavansi successivamente in varii siti e spiccavano a meraviglia sul fondo rosso del cielo.»

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La Civiltà cattolica, Anno decimo, Vol. III della serie quarta, 1859

La tempesta geomagnetica

Nella notte tra il 1° e il 2 settembre, le luci delle aurore boreali si mostrarono con caratteristiche mai viste prima a memoria d'uomo: i giornali dell'epoca riportano infatti che alle latitudini settentrionali il chiarore aurorale era così brillante che era possibile leggere senza l'ausilio di lampade o candele. Inoltre, lo spettacolo delle luci polari, già visibile nelle notti precedenti, si estese ancor di più, coprendo tutti gli Stati Uniti e l'Europa continentale, fino al Messico e ai Caraibi in America Centrale, e fino a Napoli nel Mediterraneo. Allo stesso modo, le aurore australi arrivarono a coprire tutta l'Australia e il Sudafrica.

Ma lo spettacolo delle aurore polari non fu l'unico effetto della potente tempesta geomagnetica che investì il pianeta: la rete telegrafica che già copriva buona parte del Nordamerica e dell'Europa venne colpita dagli effetti delle correnti indotte nei lunghi cavi di rame che si stendevano tra i nodi del sistema telegrafico, in alcuni casi mettendo fuori uso intere sezioni della rete, e in altri generando picchi di corrente che provocarono danni al sistema, folgorando (per fortuna in maniera non mortale) alcuni operatori e causando incendi ai pali del telegrafo.

A causa degli strumenti meno sofisticati in uso all'epoca, dare un valore preciso dell'intensità della tempesta geomagnetica sperimentata in quel momento è difficile, ma quello che passò alla storia come evento di Carrington (o evento di Carrington-Hodgson) fu certamente l'evento solare più intenso mai osservato con strumenti scientifici. Fu proprio grazie a esso che venne stabilita oltre ogni dubbio la relazione tra i fenomeni solari e gli effetti sul campo magnetico terrestre, dando così il via alla disciplina che oggi chiamiamo meteorologia spaziale, ossia l'osservazione e l'analisi dell'interazione tra i fenomeni spaziali e l'atmosfera terrestre, in particolare riguardo fenomeni di natura elettromagnetica.

«"È notissimo che questa luce è fenomeno elettrico; ed era degno di osservazione il vedere come la luce si ravvivava al disciogliersi delle leggieri nuvolette, e il cielo farsi brillante ove sgombrarsi di quelle, e svanire la luce al condensarsi de' vapori. Le stelle scintillavano vivacissimamente nei luoghi ove la luce era più viva, il che da se solo denota uno stato di molta agitazione. Le più minute stelle parevano anche appannate. […] Alle 9 del mattino la perturbazione magnetica è cresciuta, e la forma delle nubi essendo quale era nella notte mostrava che il temporale magnetico continuava tuttavia." Così il ch. P. A. Secchi, direttore dell'Osservatorio astronomico del Collegio Romano.»

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ibidem

E se capitasse di nuovo?

L'evento di Carrington avvenne in un momento in cui l'utilizzo generale dell'elettricità da parte degli esseri umani era appena all'inizio. Nonostante questo, i suoi effetti sulle tecnologie furono chiari e tangibili. Se un evento di portata simile alla tempesta geomagnetica del 1859 avvenisse oggi, con l'utilizzo globale delle tecnologie elettroniche in ogni aspetto della nostra civiltà, dalla distribuzione di energia elettrica alle reti di comunicazione, dalla transazioni finanziarie alle costellazioni satellitari, gli effetti sarebbero incalcolabili. Secondo uno studio congiunto di Lloyd's e dell'Atmospheric and Environmental Research negli Stati Uniti, una tempesta geomagnetica intensa come quella di Carrington provocherebbe un danno economico tra i 700 e i 3000 miliardi di dollari nei soli Stati Uniti.

La NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), l'agenzia degli Stati Uniti d'America che si occupa di monitoraggio delle condizioni oceaniche e atmosferiche e delle previsioni meteorologiche, utilizza una classificazione a 5 livelli: il livello più elevato, definito come Estremo, corrisponderebbe a un evento di tipo Carrington. In questo caso, le analisi dei rischi prevedono effetti disastrosi su scala globale: rischi di esposizione a radiazioni dirette per astronauti e passeggeri di velivoli che si trovino su rotte polari; danni gravi ai satelliti in orbita, con interruzione dei contatti e collasso della rete di navigazione globale; interruzione completa delle comunicazioni ad alta frequenza sia da stazioni a terra che a bordo di velivoli e natanti; black-out generalizzati su ampie regioni continentali, danni alle infrastrutture di distribuzione elettrica, con conseguenti effetti sulla popolazione mondiale.

Lo scenario appare quindi molto più grave rispetto a quello dell'evento di Carrington-Hodgson: per questo, le agenzie di protezione civile di molti paesi, in collaborazione con gli enti di ricerca scientifica, sono nella previsione delle  tempeste geomagnetiche di elevata intensità, sia per quanto riguarda il monitoraggio dell'attività solare,  sia per la stesura dei piani di piani di intervento per mitigare gli effetti che questi avrebbero sulla nostra civiltà.