Il campo magnetico terrestre vibra come un tamburo quando il plasma solare si scontra con esso

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Un articolo, appena pubblicato su Nature Communications paragona il campo magnetico terrestre ad un tamburo enorme.

il paragone sarebbe calzante perché il campo magnetico (magnetosfera) che circonda la Terra e ci protegge deviando il vento solare attorno al pianeta, sarebbe un vero e proprio strumento musicale gigantesco, e complicato.

Sappiamo da circa 50 anni che alcuni tipi di onde sonore magnetiche deboli possono rimbalzare e risuonare all’interno del campo magnetico terrestre, formando note ben definite esattamente nello stesso modo del vento e degli strumenti a corda. Queste note, però, si formano a frequenze decine di migliaia di volte inferiori a quelle che possiamo udire con le nostre orecchie. E questo strumento a forma di tamburo all’interno della nostra magnetosfera ha eluso a lungo gli studi, fino ad ora.

Una membrana magnetica

La caratteristica fondamentale di un tamburo è la sua superficie, tecnicamente denominata membrana (i tamburi sono noti anche come membranofoni). Quando questa superficie viene colpita, lla membrana vibra e le increspature si diffondono su di essa e rimbalzano, riflettendosi, sui bordi della membrana. Quando le onde sonore di rimbalzo incontrano le vibrazioni originali, possono interferire rinforzandole,  oppure si cancellano a vicenda. Questo porta ai cosiddetti “modelli di onde stazionarie“, in cui punti specifici sembrano fermarsi mentre altri vibrano avanti e indietro.

I modelli specifici e le loro frequenze associate sono determinati interamente dalla forma della superficie del tamburo. In effetti, la domanda “Si può sentire la forma di un tamburo?” ha incuriosito i matematici dagli anni ’60 fino ad oggi.

Allo stesso modo, il limite esterno della magnetosfera terrestre, noto come magnetopausa, si comporta in modo simile ad una membrana elastica. Cresce o si restringe a seconda della forza con cui lo colpisce il vento solare, e questi cambiamenti spesso innescano increspature o onde superficiali che si espandono attraverso il confine.

Gli scienziati si sono spesso concentrati su come queste onde viaggiano lungo i lati della magnetosfera, non preoccupandosi di verificare come queste onde si muovono verso i poli magnetici. I fisici spesso prendono problemi complicati e li semplificano considerevolmente per ottenere informazioni dettagliate. Questo approccio ha aiutato i teorici di 45 anni fa a dimostrare che queste onde superficiali potrebbero effettivamente essere riflesse, facendo vibrare la magnetosfera proprio come un tamburo.

Non era, però, chiaro se rimuovere alcune delle semplificazioni della teoria potesse impedire al tamburo di essere possibile. Dall’osservazione dei dati satellitari risultò anche molto difficile trovare prove osservative convincenti per questa teoria. Nella fisica spaziale, diversamente dall’astronomia, di solito ci occupa di cose completamente invisibili. Non è possibile scattare una foto di ciò che accade ovunque, è necessario utilizzare satelliti per effettuare misurazioni. Ma questo significa che è possibile sapere solo ciò che accade nei luoghi in cui ci sono i satelliti.

L’enigma è spesso se i satelliti siano nel posto giusto al momento giusto per trovare quello che si cerca.

Negli ultimi anni, la teoria del tamburo magnetico è stata ulteriormente sviluppata per individuare firme testabili da cercare nei dati disponibili. Sono stati così elaborati alcuni criteri rigorosi per trovare la prova di queste oscillazioni. Per raggiungere l’obbiettivo era necessario avere almeno quattro satelliti tutti in fila vicino alla magnetopausa.

A quel punto, la missione THEMIS della NASA ha fornito non quattro ma cinque satelliti da utilizzare per realizzare lo scopo. Mancava solo di individuare il giusto evento guida, equivalente alla bacchetta che colpisce il tamburo, e misurare come il campo magnetico si increspa come risposta e quali suoni crea.

L’evento in questione è stato un getto di particelle ad alta velocità (plasma) espulso dal Sole che ha urtato la magnetopausa. Una volta verificatosi l’evento si è potuto procedere alle misurazioni. È stato perfino possibile tradurre le vibrazioni in suoni (vedi il video sopra).

Ora bisognerà proseguire le osservazioni per scoprire quante volte si verificano queste vibrazioni simili a quelle dei tamburi (sia qui sulla Terra che potenzialmente anche su altri pianeti) e quali sono le loro conseguenze sul nostro ambiente spaziale.

Questo alla fine ci aiuterà a svelare il tipo di ritmo che la magnetosfera produce nel tempo.La conversazione

Fonte: The Conversation