Le aurore
Ermanno Amata
Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario
C.N.R.
Febbraio-Marzo 2003
La fisica delle magnetosfere
Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario
Aurore boreali
Aurora a forma di theta sopra
l’Antartide
Aurora su Giove
e su Saturno
La fisica delle magnetosfere
Ny Alesund
AURORAL OVAL – UV image POLAR
Geographic (black) and Corrected GeoMagnetic CGM (red) coordinates
Daneborg
La base di NyAlesund
Posizione della
“all-sky camera”
La base di Daneborg in Groenlandia
La “all-sky camera” a Daneborg
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Le prime osservazioni delle aurore.
Descrizioni nella Bibbia.
Descrizioni cinesi (2000 A.C.)
Moto di accumuli di nubi ardenti (Senofane, VI AC)
Per i Vichinghi sono:
foriere di sventure,
manifestazioni dei parenti morti,
battaglie fra gli dei, ecc.
Galileo: aria sale ed è illuminata.
1640-1700: pochissime osservazioni.
Edmund Halley: ordinate secondo il campo geomagnetico.
de Mairan 1731: connessione con le macchie solari.
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Le prime osservazioni delle aurore.
Dal confronto fra le osservazioni odierne
e quelle dei primi libri scandinavi di carattere scientifico (1230 AD)
si dovrebbe concludere che
le regioni aurorali si siano spostate notevolmente
da allora ad oggi.
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Esempi di aurore.
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Evoluzione di un’aurora in alcuni minuti.
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Alcune aurore dalla
navetta della NASA.
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Altre aurore dalla navetta della NASA.
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Ancora aurore dalla navetta della NASA.
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Aurore dal satellite DMSP.
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Lo spettro aurorale
ed il meccanismo che lo genera.
Lo spettro aurorale si estende dall’infrarosso all’ultravioletto.
Un’aurora molto intensa produce tassi di emissione fotonica
di milioni di Rayleigh (1R=106 fotoni/cm2s).
Elettroni e protoni di energia compresa fra 100 eV e 1 MeV
precipitano lungo il campo magnetico
collidono con atomi e molecole ionosferici
trasferendo loro parte della loro energia cinetica
sì da porli in stati eccitati (fino anche a ionizzarli).
Il ritorno degli atomi e delle molecole ionosferiche
allo stato fondamentale avviene con emissione di fotoni.
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La ionosfera
La ionosfera è così detta perché le sue
molecole sono ionizzate in misura tale da
essere dominata da fenomeni
elettromagnetici.
Convezione del plasma con V = E x B
Correnti di Hall e Pedersen
perpendicolari a B
Fattori ionizzanti
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Densità di alcune specie ionosferiche
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Linee caratteristiche dello spettro aurorale.
Linee infrarosse a 1270 e 1580 nm
Linea verde a 557.7 nm
Linea rossa a 630.0 nm
O2
O
a meno di 200 km.
O
Linea violetta a 391.4 nm
fra 200 e 400 km.
N2
Linea blu a 470.0 nm
Linea ultravioletta a 150.0 nm
Linea ultravioletta a 130.4 nm
N2
N2
O
Stati metastabili
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Generazione dell’aurora theta.
Se nel vento solare Bz > 0  Bz < 0
inizia la riconnessione magnetica al punto
subsolare della magnetopausa;
le linee riconnesse, invece di essere trascinate
verso il polo, si insinuano fra quelle chiuse
che si estendono nella coda (plasma sheet);
parte delle linee chiuse è spinta verso il polo
con il relativo arco aurorale.
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E. Amata, IFSI/CNR
La riconnessione alla magnetopausa e nel foglio neutro della coda
Bz < 0
Bz > 0
Accademia dei Lincei, 10 ottobre 2002.
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Fine
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