L’Aurora polare è un fenomeno luminoso spettacolare che affascina per via dei suoi colori che illuminano il cielo. In base all’emisfero nel quale si manifesta si parla di aurora boreale e australe. Dagli antichi è stata chiamata in molti modi, come ad esempio “Luci del Nord” ma fu l'astronomo Galileo Galilei a usare il nome “Aurora Borealis” per descriverla, unendo il nome della dea romana dell'alba, Aurora, a quello greco per il vento del nord, Borea. Origine: L’aurora è il risultato della collisione tra particelle cariche rilasciate dal Sole e particelle gassose nell’atmosfera terrestre. L’energia viene generata dal Sole attraverso il vento solare, un flusso di particelle cariche, (principalmente protoni ed elettroni) emesso in tutte le direzioni. Le particelle cariche fluiscono verso la terra ma sono in gran parte deviate dal campo magnetico terrestre. A fare da barriera al vento solare è la magnetosfera, regione dello spazio controllata dal campo magnetico della Terra, contro cui il vento si imbatte e che distorce in una forma simile alla coda di cometa. Il vento solare colpisce la magnetosfera, particelle penetrano nell'atmosfera terrestre attraverso l'anello ai poli. [tratta  da NASA Space Place] Nella parte della atmosfera terrestre, detta termosfera (da 50-70km a fino a 450 km di altezza dal suolo), vi è la ionosfera, caratterizzata dalla presenza di un grandissimo numero di particelle dotate di cariche elettriche (ioni) prodotte dalle radiazioni X ed ultraviolette del Sole e dai raggi cosmici. Infine, nello strato più interno (stratosfera, mesosfera), la Terra è circondata da un'atmosfera gassosa, via via sempre più rarefatta, formata da un miscuglio di gas (azoto, ossigeno, anidride carbonica, gas rari ecc.) che si mantiene omogeneo fino a circa 80-100 km dal suolo Per via della particolare geometria del campo magnetico terrestre, la carica di elettroni del Sole viene indirizzata verso i due poli magnetici della Terra, il Polo Nord e il Polo Sud, ove il campo magnetico terrestre è più debole consentendo ad alcune particelle di passare. Le particelle del vento solare che penetrano nella magnetosfera attraverso le zone polari migrano progressivamente verso lo strato neutro all'interno della magnetosfera producendo delle potenti correnti elettriche.

Stratificazione dell'atmosfera terrestre.[wikipedia]

L’area in cui le particelle colpiscono l’atmosfera è detta “ovale aurorale” per via della sua forma ad anello centrata intorno al polo magnetico (spostato di circa 11º rispetto dal polo geografico). Le dimensioni dell’ovale sono di 300km nei periodi di scarsa attività, cresce quando la magnetosfera è disturbata.

 

Particelle cariche di energia colpiscono atomi e molecole dell'atmosfera che rilasciano luce. [tratta da EartSky]

 In casi di particolare attività del Sole, quando questo afflusso di energia è relativamente grande, la magnetosfera perde il suo equilibrio. Per diventare di nuovo stabile, l'energia in eccesso viene rilasciata improvvisamente, e in gran parte accelera gli elettroni che riescono così a raggiungere gli strati più bassi dell’alta atmosfera, intorno ai 100km (esosfera, termosfera). Gli elettroni accelerati sono come dei proiettili carichi di energia che vanno a colpire gli atomi o le molecole di gas costituente l’atmosfera, principalmente ossigeno e azoto, trasferendogli energia. Questa energia in eccesso accumulata viene riemessa dal gas per ritornare al suo stato normale in forma di radiazione.

Se l’energia è sufficiente, l’ossigeno e l’azoto possono emettere luce nel campo del visibile, dando origine all’aurora. La latitudine a cui può avvenire è tra 80km e i 640km sopra la superficie terrestre.

Le Aurore polari generalmente sono visibili a latitudini elevate, nelle zone circumpolari ma, in presenza di forte attività solare la quantità di particelle che raggiunge la magnetosfera terrestre è tale che occasionalmente la "tempesta magnetica" può raggiungere anche le medie latitudini (in situazioni di eccezionale attività del Sole l’Aurora può arrivare ai confini dell’Italia).

Le aurore risultano più intense in concomitanza di tempeste magnetiche causate da una forte attività delle macchie solari.

Colori e forme:

Tre sono i principali aspetti che influenzano il colore delle aurore: i gas che compongono l'atmosfera, l'altezza alla quale si sviluppano e l'energia posseduta dalle particelle del vento solare.

Il colore più comune è il verde, emesso dall’ossigeno colpito da elettroni incidenti ad alta energia (e quindi negli strati più bassi dell’atmosfera), mentre per elettroni incidenti a bassa energia l’ossigeno emette luce rossa. L’azoto generalmente emette luce blu. La fusione di questi colori può portare a presenza di viola, rosa, giallo e bianco nelle aurore.

 

L'Aurora Boreale, 2015.[tratte da NASA]

Anche l'altezza è determinante: al di sotto dei 120 chilometri dal suolo, l’aurora assumerà un colore blu o viola; tra i 120 e i 180 chilometri avrà un colore verde scuro; al di sopra dei 180 chilometri si avrà un colore rosso intenso.

Diversi atomi e molecole presenti nella ionosfera danno origine a emissioni aurorali delle lunghezze d’onda dell’estremo ultravioletto, dell’ultravioletto e dell’infrarosso, che non possono essere osservate a occhio nudo.

L'Aurora dalla Stazione Internazionale Spaziale, 2015. [NASA]

Le aurore possono apparire in molte forme: da piccole macchie di luce a strisce, archi, fasce ondeggianti o raggi che illuminano il cielo con un bagliore incredibile. Non è chiaro l’origine delle diverse forme.

Cliccare sul link seguente per visualizzare un utile video per le scuole di grado inferiore che spiega il fenomeno dell’Aurora boreale