Nuova Simulazione Computerizzata Mostra La Magnetosfera a Spaghetti Della Terra

Una nuova simulazione computerizzata ci mostra la magnetosfera della Terra in un dettaglio mai visto prima! E somiglia molto ad un'enorme piatto di spaghetti! O forse ad un coloratissimo gomitolo di lana. Usando l'enorme potenza del supercomputer Cray XT5 Jaguar, un team di astrofisici stanno lavorando per sbloccare alcuni dei più grandi misteri che circondano l'interazione del campo magnetico del Sole con quello del nostro pianeta. In pratica stanno cercando di capire cosa succede quando i campi magnetici globali vengono intrecciati fino agli estremi.

Questi fenomeni fanno parte di una categoria di studi chiamata "meteorologia spaziale", e sono responsabili per alcuni dei più belli e potenti eventi atmosferici sul nostro pianeta. "Quando avviene una tempesta sul Sole, non riusciamo a predire che danni potrà causare sulla Terra. E' di importanza critica riuscire a comprendere questi eventi per poterli predire" ha spiegato Homa Karimabadi, astrofisico dell'Università della California (San Diego).

Le simulazioni sono uno strumento fondamentale per fare previsioni di meteo spaziale, e con l'aiuto di uno dei più potenti supercomputer al mondo (che è capace di arrivare a 2.33 petaFLOPS), si possono davvero creare elaborate mappe di come una tempesta geomagnetica influenzerebbe la nostra magnetosfera.

Per semplificare, la difficile fisica dietro questi processi della "magnetoidrodinamica" possono essere divisi in tre parti: 1) magneto = campo magnetico, idro = fluidi, dinamica = il moto. Ogni parte rappresenta una serie di complessi calcoli che servono per prevedere come il plasma passa dalla versione estremamente calda della superficie solare, alla tenue forma di ioni ad alta energia che compone il vento solare, e come poi questa si comporta nell'interazione con i campi magnetici che incontra.

Quindi, quando il sole rilascia un'espulsione coronale di massa (CME) nella direzione della Terra, il modo in cui le particelle cariche interagiscono con la magnetosfera è descritto da tanti moti-fluidi-magnetici.

"Grazie al calcolo su scala dei petaFLOPS, possiamo creare simulazioni 3D globali della magnetosfera che trattano gli ioni come particelle individuali, ma gli elettroni sono tenuti come fluidi." ha spiegato Karimbadi. "Adesso è possibile affrontare questi problemi alla risoluzione che fino a pochi anni fa non era neanche immaginabile."

Con tutta la potenza adesso disponibile, Karimbadi ed il suo team sono riusciti a simulare un fenomeno chiamato "riconessione magnetica", che avviene quando due campi magnetici sono forzati insieme. La fisica dietro questi eventi è molto difficile da interpretare, quindi bisogna simulare il plasma come un fluido e come particelle individuali, e farle rispondere tutte alla presenza di un campo magnetico.

Se le condizioni sono giuste, durante una tempesta solare, per esempio se il campo magnetico di una CME in arrivo e la magnetosfera nostra sono allineate, i due campi magnetici possono spezzarsi e riconettersi, creando così un punto attraverso cui possono penetrare particelle solari cariche che finiscono per colpire gli strati esterni del campo magnetico terrestre. Il risultato è una tempesta geomagnetica che genera le aurore ad alte altitudini e potenti correnti elettriche che scorrono attraverso l'atmosfera.

Queste correnti elettriche possono causare enormi problemi a terra, specialmente se veniamo colti impreparati. Predire l'avvento di queste correnti sarebbe utilissimo per poter evitare blackout su vasta scala. Se potessimo sapere in anticipo se una CME rilasciata creerà una tempesta geomagnetica, le compagnie energetiche potrebbero prendere provvedimenti anticipati.

La chiave per capire come il plasma ed i campi magnetici provenienti dal Sole interagiscono con la nostra magnetosfera sta nel capire la quantità di turbolenza generata durante l'impatto di un CME. "Uno degli esiti più sorprendenti della nostra ricerca è l'ubiquità e la natura della turbolenza nella nostra magnetosfera." ha spiegato Karimabadi. "Questo è importantissimo dato che le turbolenze implicano un mix più efficiente del plasma e dei campi, e dopo tutto, il meteo spaziale avviene perché il plasma ed i campi magnetici solari possono penetrare e mischiarsi con il plasma ed i campi magnetici della Terra.
L'astrofisico ha poi aggiunto che la diversa colorazione di diverse linee del campo magnetico stanno ad indicare il livello di turbolenza in quelle regioni.

http://www.ornl.gov/info/features/get_feature.cfm?FeatureNumber=f20120206-00

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