La fisica dietro l’aurora boreale

Anticamente i popoli primitivi associavano le bande luminose dell’aurora boreale a fenomeni misteriosi e sovrannaturali. Nel IV secolo prima di Cristo Aristotele descrisse le aurore boreali come “vapori che da terra salgono verso il cielo”. Alcuni credevano fossero comete oppure meteore, altri parlavano di “fuochi”. Nell’antichità il polo magnetico terrestre era più a sud dell’attuale, perciò anche greci e romani riuscivano ad ammirare le aurore; dunque non stupisce che anche Plinio il Vecchio, Ippocrate e Seneca ne parlassero nelle loro opere.

Nel 1250 si hanno racconti più precisi sull’aurora: Kongespeil (“Lo specchio del re”) è un testo norvegese in cui appare per la prima volta la definizione di “luci del Nord”, Nordurljos, simili a fiamme viste da lontano che scompaiono quando spunta il giorno.

Nel tempo l’aurora è stata associata sia ad eventi positivi che avvenimenti negativi come disgrazie e carestie. L’aurora astrale è stata inizialmente interpretata dagli aborigeni australiani come una danza degli dei, mentre i Lapponi o Saami, popolazioni che vivono in Lapponia cioè a nord del Circolo Artico, ritenevano che le luci fossero l’espressione visibile dell’energia sprigionata dalle anime dei defunti dirette verso l’aldilà; infatti quando apparivano le luci nel cielo le persone assumevano un atteggiamento solenne e si istruivano i bambini affinché fossero tranquilli e rispettosi nei confronti delle luci. Ritenevano che chiunque non avesse rispettato i fuochi sarebbe potuto cadere in disgrazia o andare incontro a malattie e persino alla morte.

Le leggende norvegesi risalenti ai Vichinghi, narrano che le luci erano prodotte dal riflesso del sole sugli scudi delle Valchirie, ovvero le vergini guerriere della mitologia norrena. L’aurora era pertanto un collegamento tra il mondo degli dei e quello degli uomini, nonché l’unica traccia visibile di esseri invisibili. I finlandesi ritenevano invece che le aurore fossero causate da una volpe magica da cui il nome: “fuochi della volpe”. Un mito narrava che la volpe artica correva rapida nella neve verso la festa d’inverno, con la coda in alto. Nel momento in cui la abbassava, l’attrito con la neve creava delle scintille che volavano verso il cielo, infiammandosi.

In ottica le aurore sono luminescenze a forma di nastro diritte o ricurve, lunghe fino a 1000 km e ampie decine di chilometri. Dal punto di vista fisico l’aurora boreale è un fenomeno luminoso, dovuto all’interazione delle radiazioni corpuscolari emesse da macchie solari con l’atmosfera terrestre e accompagnato da tempeste magnetiche, che si manifesta assumendo aspetti diversi.

La superficie solare non è uniforme, infatti si possono formare le macchie solari, zone più scure caratterizzate da una temperatura inferiore rispetto alle regioni più luminose.

Le particelle energetiche emesse dal Sole viaggiano nello spazio come vento solare. Quest’ultimo può raggiungere la terra in 50 ore, muovendosi attraverso lo spazio interplanetario e trascinando con se parte del campo magnetico. Il vento solare, interagendo con la magnetosfera ovvero il campo magnetico terrestre, lo distorce creando una sorta di “bolla” magnetica.

La magnetosfera funge da scudo per la Terra: la scherma dall’impatto diretto con le particelle cariche che costituiscono il vento solare. Elettroni e protoni sono le particelle che compongono il vento solare. Queste particelle ad alta energia interagiscono con gli atomi neutri dell’atmosfera terrestre (ionosfera), eccitandoli tramite collisioni. Dopo un intervallo di tempo caratteristico, gli elettroni di valenza dallo stato eccitato ritornano al loro stato iniziale, emettendo fotoni con diverse lunghezze d’onda (particelle di luce).

I particolari colori dell’aurora dipendono dal tipo di atomo che viene eccitato, ad esempio l’ossigeno atomico è responsabile del colore verde (lunghezza d’onda 520-565 nm), l’ossigeno molecolare fornisce il rosso (625-740 nm) e l’azoto causa il colore blu (435-500 nm).

BARBARA MARCACCIO