Cos'è una tempesta di radiazioni solari?

Una tempesta di radiazioni solari (anche nota come un Evento di Protoni Solari o SPE) si verifica spesso dopo eruzioni maggiori sul Sole quando i protoni sono lanciati a velocità incredibilmente alte, talvolta diverse decine di migliaia di km/s. Queste tempeste di radiazioni possono percorrere la distanza Sole-Terra in meno di 30 minuti e durare per diversi giorni. In questo articolo spiegheremo cosa sia una tempesta di radiazioni solari e che tipi di effetti abbia su di noi.

Scala S

La NOAA usa un sistema a cinque livelli chiamato scala S, per indicare la gravità di una tempesta di radiazioni solari. Questa scala va da S1 a S5 con S1 che è il livello minore e S5 il maggiore. Ogni livello S ha una soglia di pfu (unità di flusso dei protoni) associata ad esso. Per esempio: i livelli di tempesta di radiazioni solari S1 sono raggiunte quando il conteggio di pfu di 10 MeV raggiunge un valore di 10 ad altitudini satellitari geosincrone. Notate che questa scala è in realtà logaritmica. Ciò che questo significa è che un evento di protoni moderato (S2) si verifica quando il flusso di protoni raggiunge i 100 pfu, non 20! Per una tempesta di radiazioni solari forte (S3), è necessario un pfu di 1000. Spesso usiamo questa scala S sul sito web quindi è saggio familiarizzarci. Possiamo definire le seguenti classi di tempesta di radiazioni solari:

Pericoli

Le tempeste di radiazioni solari non sono pericolose per le persone sulla Terra. Siamo protetti da queste tempeste dal campo magnetico e dall'atmosfera della Terra. Un effetto che possiamo sperimentare sulla Terra durante le tempeste di radiazioni solari forti è un rischio aumentato per le persone sui voli transpolari che ricevono una dose di radiazioni superiore al normale. I voli transpolari talvolta sono stati reindirizzati o annullati per queste tempeste di radiazione. Un altro effetto che può causare sono dei problemi di comunicazioni sulle aree polari. Questi protoni sono anche una minaccia di radiazioni per gli astronauti, in particolare durante le loro attività extra-veicolari (camminate spaziali). Anche i satelliti nello spazio sono vulnerabili: questi protoni degradano l'efficienza dei pannelli solari, i circuiti elettronici a bordo possono funzionare male e i protoni creeranno rumore nei sistemi di monitoraggio stellare.

Alle latitudini artiche, la comunicazione radio ad Alta Frequenza (HF) può divenire problematica o persino impossibile. I protoni a movimento veloce penetrano nella magnetosfera e sono guidati in basso dalle linee del campo magnetico, penetrando l'atmosfera vicino i poli nord e sud. Questi protoni ionizzano lo strato D e questo processo previene alle onde radio HF dal raggiungere gli strati E, F1 e F2 più alti dove questi segnali radio si rifrangono normalmente e rimbalzano sulla Terra. Tali blackout radiofonici sono noti come eventi di Assorbimento della Calotta Polare (PCA) e possono durare per giorni. Il risultato è una comunicazione radio a HF ridotta se non impossibile per le tratte transpolari. Possiamo usare la scala S per stimare la gravità dell'evento di Assorbimento della Calotta Polare (PCA).

L'immagine sotto vi mostra un buon esempio di cosa succede ai satelliti durante le tempeste di radiazioni solari. Da sinistra verso destra vediamo le immagini da due strumenti differenti di SOHO. Sulla sinistra vedi come appaiono normalmente le immagini quando non ci sono tempeste di radiazioni solari. Sulla destra potete vedere cosa succede durante una tempesta di radiazioni solari grave S4. Ci sono molti protoni che si scontrano nel sensore della fotocamera, causando molto rumore sulle immagini. Le immagini sono quasi inutilizzabili.

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Problemi con l'Esploratore di Composizione Avanzato (ACE) durante le tempeste di radiazioni solari

È possibile che durante una tempesta di radiazioni solari, alcuni dati provenienti dal satellite Esploratore di Composizione Avanzato (ACE) sono contaminati e registrano falsi valori. Questo si può vedere con i parametri del vento solare che provengono dagli strumenti della SWEPAM. La velocità del vento solare diminuisce rispetto a come è realmente e la densità diminuisce a meno di 1 protone per centimetro quadrato. I dati correlati al campo magnetico interplanetario (IMF) rimangono affidabili durante una tempesta di radiazioni solari. Queste false letture si possono verificare quando una tempesta di radiazioni solari raggiunge il livello S2 (tempesta di radiazioni solari moderata) e può spesso continuare fino in seguito all'arrivo di un'espulsione di massa coronale che rende il rilevamento dell'arrivo di un'espulsione di massa coronale molto più difficile. Il veicolo spaziale DSCOVR che ha sostituito ACE nel 2016 non ha questi problemi.

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