Tempeste geomagnetiche: cosa sono e cosa causano

Spesso si sente parlare di tempeste geomagnetiche. Detta così, sembra una cosa piuttosto preoccupante – in stile fine del mondo – ma per fortuna non è nulla di così tragico. In questo articolo facciamo chiarezza su questo fenomeno, partendo dalla sua origine (il Sole) fino ad arrivare alle possibili conseguenze per noi esseri umani.

Come si formano le tempeste geomagnetiche?

Tutto incomincia dal Sole, la nostra stella.
Sulla sua superficie agiscono intensi campi elettrici e magnetici che, variando nel tempo, possono provocare delle esplosioni, conosciute come "espulsioni di massa coronale".
Si tratta dell'emissione di grandi quantità di particelle cariche – come elettroni e protoni – che nell'insieme prendono il nome di vento solare. Questo può viaggiare per milioni di chilometri nello spazio e quando raggiunge il nostro pianeta possono esserci disturbi nella parte più esterna della magnetosfera terrestre. Questi "disturbi" generano correnti elettriche che, a loro volta, generano altre interferenze nel campo magnetico…insomma, alla fine di questa serie di reazioni a catena il campo magnetico terrestre si indebolisce e questo fenomeno prende il nome di tempesta geomagnetica.

Un aspetto interessante è che questa tempesta non colpisce allo stesso modo tutto il pianeta. La magnetosfera, infatti, può essere immaginata come formata da due grandi lobi che circondano la Terra (come si vede dall'immagine sottostante), con le linee di forza che rientrano in direzione subverticale in prossimità dei poli magnetici nord e sud. Quando le particelle cariche del vento solare si scontrano con questo scudo, iniziano a scivolare lungo il bordo esterno della magnetosfera, proprio in direzione dei poli magnetici. Qui troverai un nostro articolo sulle inversioni magnetiche del passato.
Come si vede dall'immagine però, qui la protezione è più debole – i lobi sono estremamente sottili – e ciò permette alle particelle solari di entrare in contatto con l'atmosfera.
Per questo motivo, come vedremo, gli effetti delle tempeste geomagnetiche interessano sostanzialmente le alte latitudini: è qui che il campo magnetico terrestre risulta indebolito.

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Se la Terra fosse colpita oggi dalla tempesta geomagnetica più violenta mai registrata, cosa accadrebbe?

Quali sono i rischi di una tempesta geomagnetica?

In generale, stando a quanto riportato dall'USGS, le nostre infrastrutture tecnologiche potrebbero essere messe a dura prova in caso di tempeste geomagnetiche. In primis, potrebbero esserci problemi di comunicazione – in particolare di tutti quei sistemi che si appoggiano sulle onde radio o sul GPS. Questo è legato al fatto che le tempeste geomagnetiche vanno a scaldare e distorcere la ionosfera, ostacolando e interferendo con la trasmissione di queste onde.
Sono un problema anche per gli astronauti – che possono essere sottoposti ad una maggior quantità di radiazioni – e per i satelliti – la cui orbita può essere deviata, rendendone difficile il controllo. Gli stessi satelliti possono subire danni alle apparecchiature elettroniche a causa delle cariche elettriche portate dalla tempesta.
E qui sulla Terra? I problemi sono più ridotti – fortunatamente abbiamo la magnetosfera che ci protegge – ma possono comunque verificarsi interruzioni delle reti elettriche e blackout.

Da cosa dipendono i blackout?

Come confermato dall'Università del Texas e dall'USGS, i blackout elettrici dipendono in buona parte…dalla geologia dell'area! Per quale motivo?

Le particelle cariche – in generale – tendono a viaggiare nei mezzi che offrono meno resistenza. Alcune rocce conducono la corrente meglio di altre, ad esempio un'arenaria (che magari contiene anche acqua) è più conduttiva di una roccia ignea (come un granito). Se il suolo è formato da arenaria, allora la corrente tenderà a scaricarsi a terra; se il suolo è composto da granito, allora le particelle cariche tenderanno ad andare verso aree che offrono meno resistenza, come le infrastrutture umane legate alla produzione di elettricità – quindi verso i cavi elettrici. Questa corrente "extra" può causare un sovraccarico della rete elettrica, causando grandi blackout: per cercare di arginare il problema, sono state realizzate delle mappe per del rischio geoelettrico.

Come funziona l'allerta per le tempeste geomagnetiche?

Esistono alcuni enti – come il NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) – che si occupano di realizzare bollettini del meteo spaziale. Questi creano previsioni basandosi su tre parametri:

• Tempeste geomagnetiche;
• Tempeste di radiazioni solari;
• Blackout radio.

Ciascuno di questi tre parametri ha una propria scala di allerta che va dall'1 al 5, dove il primo gradino è associato a fenomeni di bassa entità, mentre il quinto è quello più grave. Ma vediamoli brevemente uno per uno.

Tempeste geomagnetiche

Le tempeste geomagnetiche vengono indicate da una "G" seguita da un numero corrispondente al livello di allerta e, per ciascuno step, si prendono in considerazione tre "soggetti" che possono essere danneggiati: reti elettriche, operazioni spaziali e "altri sistemi" (come sistemi satellitari). A seconda del grado di allerta, si può passare da semplici interferenze a seri problemi nelle reti di alimentazione oppure nella manovrabilità dei satelliti.
Da notare il fatto che tra i possibili soggetti a rischio di una tempesta geomagnetica non rientra alcun tipo di organismo vivente.

Tempeste di radiazioni solari

Questa scala, abbreviata con una lettera "S", tiene a sua volta conto di tre parametri. Rispetto alle tempeste solari, l'unico parametro che cambia è quello relativo alla rete elettrica che, in questo caso, è sostituita dal danno biologico. Più aumenta il valore, esattamente come prima, e maggiore sarà l'entità del danno.
Vale la pena precisare che, anche nel caso di un S5, i danni diretti alla salute umana (quindi la voce relativa al danno biologico) sono limitati esclusivamente agli astronauti e – in misura minore – a chi viaggia su aerei ad alta quota e ad alte latitudini. Quindi noi, in Italia, non dovremmo avere particolari problemi nemmeno nel peggiore dei casi.

Blackout radio

Ultimo aspetto è quello legato al blackout delle comunicazioni radio (indicato con la lettera "R"). In questo caso il principale aspetto che viene preso considerazione è il tipo di comunicazione radio che viene interrotto e, soprattutto per quanto tempo: si passa da pochi istanti a diverse ore.

Esempio di allerta

Nell'immagine sottostante è riportato il bollettino della NOAA con i diversi valori di allerta. Si vede come la maggior parte delle celle in questo caso sia verde – quindi quei parametri non hanno associato alcun livello di allerta – fatta eccezione per il primo, riportato come "R1". Si tratta quindi di un basso rischio di tempesta geomagnetica.
Nell'immagine in realtà sono riportate sia le previsioni future (a destra), sia le ultime osservazioni (in mezzo) sia il picco delle ultime 24 ore (a sinistra). Andando sul sito NOAA potrete quindi vedere voi stessi quali sono le allerte attese e, tramite la loro legenda, valutare il grado di pericolosità associato a ciascun evento.