I satelliti Cluster dell'ESA fotografano le turbolenze generate dal Vento Solare

Questa immagine in scala ridotta, fornisce una visione a 2D della turbolenza causata dal vento solare mai rilevata prima, grazie alle osservazioni dei quattro satelliti Cluster. La posizione approssimativa delle misurazioni è indicata sul grafico, dove si illustrano le caratteristiche dell'ambiente magnetico terrestre. La sezione analizzata, mostra come si vedrebbe frontalmente il vento solare, con i flussi delle correnti che formano dei vortici turbolenti nei rispetivi confini. La traiettoria del veicolo spaziale Cluster è indicata sul riquadro con la linea nera, e le sfumature di colore rappresentano l'intensità del campo magnetico con valori che vanno da 4,8 nT (tonalità più scure) a 5,2 nT (bianco).

I quattro satelliti Cluster dell'ESA, per la prima volta, hanno fotografato e ingrandito una sezione del plasma solare, individuando nei minimi dettagli dei piccoli vortici turbolenti che potrebbero giocare un ruolo importante nel determinarne il riscaldamento.

Le turbolenze che avvengono intorno a noi, sono dei fenomeni complessi, come quelle causate dall'acqua che scorre da un rubinetto, oppure quelle che si riscontrano vicino all'ala di un'aereo, o nei reattori sperimentali a fusione situati sulla Terra o nello Spazio. Le turbolenze generate dal vento solare costituito da un flusso di particelle cariche, quando viaggiano all'interno Sistema Solare, svolgono un ruolo chiave nel mantenere costante la temperatura. Quando il vento solare si espande, si raffredda, ma in misura molto minore rispetto a quello previsto, come avviene nelle linee di flusso regolari.
Le turbolenze derivano dalle irregolarità del flusso di particelle e dalle linee di campo magnetico, ma per capire come questa energia viene trasferita, dai valori elevati in cui si origina, fino ad arrivare a valori ridotti nel momento in cui si dissipa, sarebbe come se cercassimo di rintracciare l' energia che viene trasferita dalle linee di campo regolari del flusso di un fiume, fino ad arrivare ai piccoli vortici turbolenti che si formano sul fondo di una cascata.
In un nuovo studio, due dei quattro satelliti Cluster hanno efettuato osservazioni estremamente dettagliate sulle turbolenze che avvengono nel plasma del vento solare. Posizionando lo strumento in 'modalità burst', che consente di scattare più immagini in sequenza, hanno effettuato 450 misurazioni al secondo, osservando la direzione del flusso di plasma separato da circa 20 km lungo la direzione delle linee di flusso stesse. Confrontando i risultati con le simulazioni al computer, gli scienziati hanno confermato l'esistenza di linee di corrente elettrica con soli 20 km di diametro, al confine dei vortici turbolenti.
"Questo dimostra per la prima che, utilizzando un'alta risoluzione, è stato possibile osservare la consistenza della struttura del plasma del vento solare", spiega Silvia Perri dell'Università della Calabria, primo autore dell'articolo che ha pubblicato il risultato.
I satelliti CLUSTER avevano precedentemente rilevato delle correnti su scale molto più elevate, precisamente 100 km a sud, nella regione situata all'interno nell'atmosfera della Terra, tra la magnetosfera e la zona dello spazio in cui avviene l'impatto con il vento solare, come si vede in questa immagine.
Il ​​processo di 'Riconnessione Magnetica' è stato riscontrato nei confini di questi vortici turbolenti, in base al quale, le linee di campo dirette nel verso opposto, si spezzano spontaneamente e ristabiliscono il contatto con le altre linee di campo che sono nelle vicinanze, liberando in tal modo la loro energia, Video.
"Anche se non abbiamo ancora rilevato le riconnessioni che si verificano in queste nuove scale ridotte, è evidente che assistiamo a ondate di energia che potrebbero contribuire al riscaldamento complessivo del vento solare", ha detto la dottoressa Perri.
La prossima missione dell'ESA, come la Solar Orbiter, e la Solar Probe Plus della NASA, saranno in grado di determinare se avvengono dei processi simili in prossimità del Sole, mentre la missione della NASA  Magnetospheric Multiscale (MMS) mission,  sonderà le piccole regioni in cui si potranno verificare le riconnessioni.
"Questo risultato dei satelliti Cluster, dimostra la capacità unica della missione, realizzata per sondare i fenomeni fisici universali, in questo caso, viene sollecitata al limite la capacità di misurazione degli strumenti della missione, per svelare le caratteristiche dei fenomeni che si verificano su piccola scala", commenta Matt Taylor, Project Scientist dell'ESA Cluster.
"I futuri veicoli spaziali multi-missione, effettueranno studi molto più dettagliati, relativi a questi piccoli fenomeni inerenti al plasma solare, e forniranno ulteriori opportunità che favoriranno le  misurazioni dei satelliti cluster." Riferimento: ESA - The Solar Wind is Swirly.