Fasce di radiazione della Terra: elettroni e protoni

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Fasce di radiazione della Terra: elettroni e protoni
Minuscoli elettroni e protoni carichi che possono danneggiare i satelliti e alterare l'ozono hanno rivelato alcuni dei loro misteri agli scienziati. Credits photo@geralt - pixabay.com

La comprensione delle particelle invisibili ma potenti nelle fasce di radiazione della Terra.

Minuscoli elettroni e protoni carichi che possono danneggiare i satelliti e alterare l’ozono hanno rivelato alcuni dei loro misteri agli scienziati dell’Università di Otago.

In uno studio, pubblicato in Geophysical Research Letters, il gruppo ha osservato le particelle cariche che interagiscono con un tipo di onda radio chiamata ‘EMIC‘; ovvero un’onda generata nelle fasce di radiazione della Terra (anelli invisibili di particelle cariche che orbitano intorno alla Terra).

L’autore principale Dr Aaron Hendry, del Dipartimento di Fisica, afferma che è importante capire come queste onde influenzino le cinture; che sono oltretutto, piene di satelliti costosi e importanti. E ancora osservare tutto in relazione al clima della Terra.

Fasce di radiazione della Terra: dalla magnetosfera alle tempeste

Molto simile all’atmosfera terrestre, la magnetosfera terrestre – la regione intorno alla Terra dove il nostro campo magnetico è più forte di quello del Sole; dove a volte sperimenta forti ‘tempeste’, o periodi di alta attività. Queste tempeste possono causare cambiamenti significativi al numero di particelle nelle fasce di radiazione. E possono accelerare alcune di esse a velocità molto elevate, rendendole un pericolo per i nostri satelliti. Sapere quante di queste particelle ci sono, così come quanto velocemente si muovono, è molto importante per noi; questo in modo da poterci assicurare che i nostri satelliti continuino a funzionare”.

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“L’attività, all’interno delle fasce di radiazione, può a volte causare il cambiamento delle orbite di queste particelle. Se questi cambiamenti portano le particelle abbastanza in basso da raggiungere l’atmosfera superiore della Terra, possono colpire l’aria densa, perdere tutta la loro energia e cadere fuori dall’orbita”.

 

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“Le onde EMIC sono note per essere in grado di causare questi cambiamenti. E guidare la perdita di particelle dalle fasce di radiazione. Oltre a causare bellissimi spettacoli di luce che chiamiamo aurora, questa pioggia di particelle può anche causare complessi cambiamenti chimici nell’atmosfera superiore che possono a loro volta causare piccoli, ma importanti, cambiamenti nella quantità di ozono presente nell’atmosfera”.

“Anche se questi cambiamenti sono piccoli, la loro comprensione è molto importante per capire correttamente come funziona la chimica dell’atmosfera, come sta cambiando nel tempo, e l’impatto che sta avendo sul clima”; dichiara il dottor Hendry.

Per il loro ultimo studio, i ricercatori hanno usato i dati dei satelliti GPS per guardare quanti elettroni le onde EMIC possono battere nell’atmosfera terrestre.

Una regola generale nelle fasce di radiazione è che a velocità più basse, si hanno molti più elettroni. Quindi, se la velocità minima di interazione delle onde EMIC è abbassata, ci sono molti più elettroni in giro per interagire con le onde.

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Guardando i dati dei satelliti che monitorano quanti elettroni ci sono nelle fasce di radiazione e a che velocità stanno andando, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che si può vedere il numero di elettroni nelle fasce di radiazione scendere significativamente quando ci sono le onde EMIC.

“Emozionante, abbiamo anche visto cambiamenti nel numero di elettroni a velocità significativamente inferiori all’attuale velocità minima “accettata”. Questo significa che l’EMIC può influenzare un numero di elettroni molto più grande di quello che credevamo possibile in precedenza. Chiaramente, dobbiamo ripensare a come stiamo modellando questa interazione e l’impatto che ha sulle fasce di radiazione. Ci sono un sacco di elettroni nelle fasce di radiazione, quindi essere in grado di colpire abbastanza di loro nell’atmosfera per fare un cambiamento notevole è abbastanza notevole”.

“Questo ha dimostrato che dobbiamo prendere in considerazione queste onde EMIC quando pensiamo a come le fasce di radiazione cambiano nel tempo, e come questi cambiamenti nella fascia di radiazione influenzano il clima sulla Terra”.

Il Dottor Hendry sostiene che l’impatto degli elettroni guidati dagli EMIC sulla chimica atmosferica non è attualmente incluso dai principali modelli climatici, che cercano di prevedere come il clima della Terra cambierà nel tempo, quindi assicurarsi che questo processo sia compreso e incluso in questi modelli è molto importante.

“I cambiamenti sono molto piccoli rispetto a cose come l’impatto umano sul clima, ma abbiamo bisogno di capire l’intero quadro per comprendere correttamente come tutto si incastra”.

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