Gli effetti delle Espulsioni di Massa Coronale sulla Terra e nello Spazio

Condizioni normali:
Il campo magnetico terrestre delimitato dalla magnetosfera devia generalmente le particelle cariche che provengono direttamente dal Sole, assumendo la forma rappresentata nella figura. Di seguito alla magnetosfera, a sinistra, troviamo la magnetopausa, che dista circa 60.000 chilometri dal nostro Pianeta. Il campo magnetico inoltre, trattiene le particelle all'interno di una zona dello spazio a forma di ciambella conosciuta come le 'fasce di Van Allen'.                

 

Prime fasi dell' Impatto:
Quando il Sole espelle la massa coronale (CME), questa bolla di gas ionizzato comprime notevolmente la magnetosfera. In casi estremi come avviene nelle grandi tempeste, si può spingere fino alla magnetopausa nelle fasce di Van Allen fino a spazzarle via.

Riconnessione magnetica:
Il gas solare possiede un proprio campo magnetico, che va nella direzione opposta al campo magnetico del nostro Pianeta. E come accadeva in passato, questo vento solare causa delle turbolenze sul campo magnetico della Terra, per cui le linee di campo si collegano nella regione di Riconnessione, rilasciando una notevole quantità di energia magnetica che accelera le particelle; generando in tal modo, delle splendide aurore luminose e potenti correnti elettriche. Illustrazioni di Melissa Thomas Riferimento: SCIENTIFIC AMERICAN


LA MAGNETOSFERA

Il campo magnetico terrestre esercita un'importante influenza sulle particelle elettricamente cariche che si muovono nello spazio interplanetario in vicinanza della Terra. Queste particelle hanno origine da due fonti: i raggi cosmici, cioè gli elettroni, i protoni e i nuclei degli elementi più pesanti che provengono a velocità prossime a quella della luce da regioni remote della Galassia, e le particelle del vento solare, emesse continuamente dal Sole. 
In un campo magnetico le particelle cariche seguono traiettorie elicoidali attorno alle linee di forza del campo, il cui raggio dipende dall'energia iniziale delle particelle e dall'intensità del campo. Sotto determinate condizioni, le particelle vengono catturate dal campo terrestre. Ciò dà origine ad una estesa zona intorno al nostro pianeta, detta magnetosfera, in cui il campo magnetico riesce a "intrappolare" grandi quantità di particelle cariche, la cui energia e concentrazione dipendono in modo complesso dalla distanza dalla Terra e dalla latitudine rispetto ai poli magnetici. 
La magnetosfera ha una forma molto asimmetrica, in quanto il vento solare comprime le sue linee di forza rendendola schiacciata dalla parte del Sole, mentre dalla parte opposta essa forma una lunga coda magnetica, fino a 60 raggi terrestri di distanza. Le zone della magnetosfera di maggiore densità di particelle sono due grandi "cinture" chiamate fasce di Van Allen: la prima, originata principalmente dai raggi cosmici si estende tra i 2500 e i 5000 km di quota; la seconda, connessa maggiormente al vento solare, va da 10000 a 50000 km circa, con un massimo di intensità a 19000 km dalla Terra.   A una distanza superiore ai 100 000 km, invece, l'intensità del campo magnetico decresce in modo rilevante. Tale regione, al confine fra la zona dominata dal campo magnetico terrestre e quella, più estesa, dove il vento solare può fluire quasi indisturbato, è detta magnetopausa.
Quando sul Sole si verificano fenomeni di attività, come i brillamenti e i CME (Coronal Mass Ejection), vengono emesse grandi quantità di raggi X, che disturbano la ionosfera aumentando notevolmente il numero di atomi ionizzati, e di particelle ad alta energia che impiegano, a secondo della loro velocità, circa un paio di giorni per arrivare in prossimità della Terra. Questa corrente di particelle viene frenata e deviata dal campo terrestre, che a sua volta ne viene disturbato e distorto. A queste tempeste magnetiche, facilmente rilevabili anche in superficie, è spesso associato lo spettacolare fenomeno delle aurore polari, le eff imere strisce e macchie colorate che percorrono il cielo alle alte latitudini. Esse sono causate da elettroni e protoni di origine solare immessi nella magnetosfera in prossimità dei poli magnetici che, intrappolati dalle linee di forza, urtano gli strati superiori dell'atmosfera, provocando l'emissione di luce da parte degli atomi alle frequenze loro caratteristiche. In particolare, intorno ai 400 km di altezza gli atomi di ossigeno emettono con un colore verde, mentre verso i 1000 km le molecole ionizzate di azoto emettono nel blu e gli atomi di ossigeno nel rosso. Tutti questi colori sono visibili nelle regioni con alte latitudini, mentre a latitudini più basse sembrano prevalere nettamente le aurore rosse. Riferimento: Istituto Nazionale di Astrofisica.