Non c’è due senza tre

Non è molto che si conoscono le fasce di Van Allen. Anche se in qualche modo teorizzate anche prima, se ne è avuta conferma solo con le missioni Explorer 3 e 4 del 1958, grazie al Prof. Van Allen. Esse sono due “ciambelle” che circondano il nostro pianeta e che intrappolano i protoni e gli elettroni (e altre particelle cariche) provenienti dallo spazio che altrimenti finirebbero per colpire la Terra. Data l’importanza di questi veri e propri “salvagente” (sia come forma che come utilità!) ho deciso di spiegarli un po’ meglio  dopo aver mostrato l’immagine relativa alla missione e un filmato molto più esplicativo.

Non è molto che ho parlato della magnetosfera terrestre e di come ci protegga dal vento solare. Avevo anche detto che le particelle vengono catturate dal campo magnetico e iniziano a oscillare lungo di esse. Bene concludiamo il discorso entrando maggiormente nei dettagli.

Immaginiamo in Fig. 1 una particella che provenga dallo spazio e che a un certo punto venga catturata da una linea di campo. Per effetto ciclotrone essa inizia a spiraleggiare attorno ad essa, accelerando e danzando tra un polo magnetico e l’altro. Alcune particelle riescono a scappare ad altissima velocità (subiscono un’accelerazione come succede al CERN), altre proseguono fino a Terra (poche fortunatamente), altre ancora interagiscono con l’atmosfera vicino ai poli e danno luogo alle aurore boreali e australi, ma la maggior parte rimane bloccata sulle linee magnetiche e si sposta lentamente da una linea di campo a un’altra seguendo la rotazione terrestre. Prima o poi saranno assorbite dall’atmosfera, ma intanto la proteggono da una fittissima pioggia nefasta. La concentrazione maggiore di particelle, in questa loro danza, si ha su una ciambella perpendicolare all’asse magnetico: la fascia di Van Allen, una specie di serbatoio di contenimento. In realtà, esse sono due: l’interna e l’esterna. La prima è composta essenzialmente di protoni, la seconda di elettroni.

Uno schema di quanto detto lo vediamo nella Fig. 2.

La Fig. 3 illustra invece una sezione delle fasce di Van Allen (in alto) e una rappresentazione a tre dimensioni (in basso). Sono o non sono dei salvagente?

Quella esterna si estende in media tra i 15,000 a 60,000 km di altezza, mentre quella interna va da 1000 a 15000, ma può scendere fino a 200 km. Entrambe sono, comunque, molto variabili, pur presentando sempre uno spazio vuoto tra di loro.

La nuova scoperta della sonda Van Allen si riferisce a uno sdoppiamento temporaneo della fascia più esterna, come abbiamo visto precedentemente.

Mi chiedo: “Ma cosa c’è di così importante sulla Terra perché l’Universo faccia di tutto per proteggerla?”. Ah… sì… le piante e gli animali, non tutti però…

P.S.: Metto le mani avanti su un paio di questioni che qualcuno potrebbe sollevare. (1) Come mai le perticelle oscillano lungo le linee di forza se hanno una certa carica fissa? Purtroppo la spiegazione non è banale e tiene conto della forza di Lorentz e della sua costruzione vettoriale. Più altre considerazioni… (2) Lo spsostamento delle particelle da una linea a un’altra avviene in senso opposto per elettroni e protoni. Anche qui il discorso è complicato e biosgnerebbe studiare bene la risultante del moto di ciclotrone e del movimento terrestre, tenendo conto che gli elettroni spiraleggiano in senso opposto ai protoni attorno alle loro linee di campo. Direi che possiamo evitarlo se no entriamo in un  campo (magnetico ed elettrico!) molto complesso… Chi proprio vuole saperlo può cercare siti professionali seri in cui si parli di ciclotrone, di campi magnetici e di forze di Lorentz… e buona fortuna!