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ARGOMENTO: METEOROLOGIA
PERIODO: NA
AREA: STRATOSFERA
parole chiave: fenomeni elettromagnetici, Blue jet, elfi, ISS
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No, non si tratta di un raggio della morte proiettato dagli alieni sulla Terra per saggiare le nostre risposte difensive, ma di un fulmine azzurro, chiamato tecnicamente blue jet. Questi fenomeni atmosferici attraversano la stratosfera dalle nubi alte, raggiungendo altitudini fino a circa 50 chilometri di altezza in meno di un secondo. Mentre i fulmini ordinari eccitano un miscuglio di gas nella bassa atmosfera per emettere la luce bianca che osserviamo durante i temporali, i blue jet eccitano l’azoto (N²), per lo più stratosferico, generando lampi con una tipica tonalità blu. In passato questo fenomeno era stato osservato dai piloti degli aerei, ma non si aveva una spiegazione sul come e da dove si formavano.
Una scoperta fortuita nel 1989 fornì la prima prova diretta dell’esistenza di lampi nella sommità delle nuvole ed aprì un nuovo campo di ricerca per studiare questi fenomeni che ora portano coloriti nomi come red sprite, aloni, elfi, e blue jet. Un red sprite è costituito da una o più colonne verticali di luce che si estendono su una regione compresa tra 40 e 90 km di altitudine. Un alone (Halo) è un disco luminoso senza particolari caratteristiche ad altitudini di 75-85 km, che può precedere gli sprite ma spesso può verificarsi anche da solo. Sia i red sprite che gli aloni sono associati ad emissioni ottiche dalle nuvole verso terra causate da campi elettrici quasi statici prodotti da fulmini. Gli elfi (elves) sono delle emissioni ottiche a forma di ciambella che si generano nella ionosfera (altitudine ∼ 90 km) causate dall’impulso elettromagnetico emesso dai fulmini. Infine i Blue jet sono fenomeni associati a scariche elettriche che si propagano verso l’alto dalle cime delle nuvole.
Per anni, la loro esistenza è stata dibattuta: scariche elettriche sfuggenti nell’atmosfera superiore a cui sono stati assegnati nomi fantasiosi come sprite rossi, blue jet, aloni ed elfi. L’immagine è stata ripresa dall’astronauta dell’ESA Andreas Mogensen sulla Stazione Spaziale Internazionale nel 2015 (credito immagine: ESA / NASA)
La foto in copertina è straordinaria e ci mostra un blue jet fotografato dalla Stazione Spaziale Internazionale. Gli astronauti della ISS hanno osservato lo scatenarsi di un’esplosione di elettricità, estremamente breve e luminosa vicino alla cima di una nube temporalesca, che si propagava verso l’alto e sono rusciti tramite l’ASIM a documentarlo. La notizia è stata recentemente riportata anche sulla rivista Nature.
Fenomeni luminosi nella stratosfera
Comprendere questi fenomeni che avvengono nelle fasce alte della Statosfera e Ionosfera è importante per comprendere come questi eventi possano influenzare la propagazione delle onde radio, causando interferenze anche potenzialmente importanti sulle tecnologie di comunicazione.
ASIM (Atmosphere – Space Inter-actions Monitor) – credito NASA
Gli astronauti sono riusciti ad immortalare il blue jet con particolari strumenti (telecamere e fotometri) in dotazione alla stazione spaziale internazionale mentre era in corso una violenta tempesta sull’Oceano Pacifico, vicino all’isola di Nauru, nel febbraio 2019. In particolare, le misurazioni sono state ottenute utilizzando l’ASIM (Atmosphere – Space Inter-actions Monitor) in dotazione alla ISS.
ASIM è un sistema di misura complesso che include tre fotometri e due fotocamere. Un fotometro effettua misurazioni nella banda dell’ultravioletto (UV) a 180–230 nm, il secondo nella banda positiva N² a 337 nm, con una larghezza di banda di 5 nm (blu), e l’ultimo nella linea dell’ossigeno atomico (777,4 nm) con una larghezza di banda di 3 nm (rossa). Le due fotocamere hanno una risoluzione in pixel di 1.000 × 1.000 nelle stesse bande (337 e 777,4 nm).
Gli astronauti della Stazione Spaziale internazionale riferiscono di aver osservato un lampo di luce blu brillante di brevissima durata (circa 10 microsecondi), generatosi nei pressi della sommità della nuvola ad una altezza di circa 16 chilometri dal suolo. Da quel punto, si generò un blue jet verso gli strati più alti della stratosfera, salendo fino a circa 52 chilometri.
Gli scienziati ritengono che la scintilla che generò il blue jet potrebbe essere stata una scarica elettrica “a corto raggio”, creatasi all’interno della nube temporalesca. Come è noto i fulmini sono creati da scariche tra regioni all’interno di un corpo nuvoloso, caricate in modo opposto, poste anche a molti chilometri di distanza. Questo può avvenire tra la nuvola ed il suolo. A causa del rimescolamento all’interno delle nuvole, è possibile che regioni caricate in modo opposto, a circa un chilometro l’una dall’altra, possano creare scariche molto brevi ma potenti di corrente elettrica.
I lampi osservati dalla ISS sono stati accompagnati da fenomeni di “elfi” nella ionosfera. Le emissioni dei fulmini nella banda spettrale rossa sono risultate deboli e localizzate, suggerendo che i lampi e il getto sono di fatto delle onde di ionizzazione generate da eventi brevi e localizzati. Gli autori dell’articolo ritengono che i blue jet siano l’equivalente ottico di “eventi bipolari stretti negativi” che vengono osservati nelle onde radio. I meteorologici hanno anche scoperto che tali scariche ad alta energia ed a corto raggio generano forti impulsi di onde radio che possono essere rilevati anche dalle antenne a terra.
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