L'aurora polare è un fenomeno permanente, ma la sua frequenza dipende fortemente dall'attività solare; subisce infatti un sensibile aumento durante i periodi di massima attività solare (ciclo undecennale).

Le aurore creano, intorno ai poli magnetici di entrambi gli emisferi, una zona ovale continua, ovale aurorale, la cui proiezione sulla Terra determina la zona aurorale dove i fenomeni possono essere osservati più frequentemente e con un'intensità maggiore.
L'ovale aurorale varia con l'attività solare, quando quest’ultima aumenta, l’ovale si allarga verso l'equatore.

Il massimo di frequenza aurorale si registra in una fascia compresa tra 60° e 70° di latitudine ma si verificano anche a latitudini inferiori quando l'attività solare è molto intensa.

Per quanto concerne la loro durata questa si prolunga per un periodo notevole durante l’anno del Sole "inquieto", cioè quello che si verifica ogni undici anni di relativa quiete, quando il fenomeno è studiabile solo con strumenti ottici e spettroscopici.

Altezza

Størmer e Vergard agli inizi del '900 riuscirono a determinare le altezze delle aurore utilizzando il metodo della parallasse.

Due osservatori posti ad una distanza compresa tra i 50 e i 100 chilometri hanno fotografato simultaneamente la stessa aurora con uno sfondo comune di stelle conosciute. Sulla base di più di ventimila immagini riuscirono a calcolare l'altezza media.

I limiti superiori sono compresi tra i 100 e i 300 chilometri, mentre i limiti inferiori tra gli 85 e i 170 chilometri, con due massimi ben definiti uno a 100 e l'altro a 106 chilometri.

L'estensione può raggiungere perfino i 500 chilometri.

Colori

La luminosità aurorale si manifesta quando i fasci di elettroni in arrivo subiscono collisioni ad alta energia con la ionosfera eccitando o ionizzando atomi e dissociando molecole con la formazione di altri atomi allo stato eccitato.

Gli atomi eccitati e quelli ionizzati emettono radiazioni in un ampio intervallo spettrale (dall’ultravioletto estremo all’infrarosso) via via che gli atomi eccitati ritornano ai livelli di energia più bassi e gli ioni si combinano con elettroni liberi.

L’emissione aurorale più comune è una luce verde-biancastra con la lunghezza d’onda di 557,7 nanometri, che è emessa da atomi di ossigeno.

Una bella emissione rosa è prodotta da molecole eccitate di azoto.

Diversi atomi e molecole presenti nella ionosfera danno origine a emissioni aurorali delle lunghezze d’onda dell’estremo ultravioletto, dell’ultravioletto e dell’infrarosso, che non possono essere osservate da terra perché vengono assorbite dall’atmosfera.

Tre sono i principali aspetti che influenzano il colore dell'aurora: i gas che compongono l'atmosfera, l'altezza alla quale si sviluppano e l'energia posseduta dalle particelle del vento solare.

Il primo è molto importante perché ogni gas dell'atmosfera, una volta eccitato emette luce con delle frequenze caratteristiche e quindi il colore dell’aurora può essere considerato come “l’impronta digitale” dell'atmosfera perché permette di risalire alla sua composizione.

Anche l'altezza è determinante: al di sotto dei 120 chilometri, l’aurora assumerà un colore blu o viola; tra i 120 e i 180 chilometri avrà un colore verde scuro; al di sopra dei 180 chilometri si avrà un colore rosso intenso.

L’energia delle particelle eccitatrici è molto influente perché se, per esempio, la collisione con un atomo avviene con particelle molto energetiche, il rilascio di energia sarà notevole e l'aurora avrà un aspetto tendente al blu-violetto.

Se invece il vento solare non è molto energetico l'energia finale rilasciata tingerà l'aurora di una sfumatura rossa molto tenue.

Intensità e luminosità

L’intensità dell’aurora è legata all’attività solare.
Non sempre le aurore sono visibili ad occhio nudo a causa della loro bassa luminosità, ma oggi con i moderni strumenti ottici si riescono ad osservarle tutte perfino quelle di intensità minima.
In base ai dati ottenuti da varie osservazioni è stato possibile individuare 5 classi principali di luminosità corrispondenti alla luminosità di altri corpi celesti luminosi conosciuti.

Luminosità 0 – Aurore visibili solo con strumenti ottici (kRa minore di 1)

Luminosità 1 – Aurore di luminosità paragonabile alla Via Lattea, hanno un colore bianco (1 kRa)

Luminosità 3 - Aurore di luminosità paragonabile a grosse nuvole illuminate dalla Luna, hanno colori molto evidenti (100 kRa)

Forme

Esiste una varietà infinita di forme tra cui possiamo trovare:

Forma ad arco (A): corrisponde alla forma più comune, tipica dei periodi con bassa attività solare. Appare come un nastro luminoso in apparenza allineato ad un parallelo geomagnetico lungo fino a numerose migliaia di chilometri, con dimensione trasversale di qualche decina di chilometri e con spessore che varia da 200 m a qualche chilometro.

Forma a banda (B): Tipica dei periodi di attività solare medio-bassa. Formata da un arco con ampie pieghe serpeggianti.

Forma a chiazza (P): Formata da piccole regioni di luminosità. Ha una colorazione bianca.

Forma a raggio (R): Tipica dei periodi con elevata attività solare. I raggi si allineano lungo il campo magnetico terrestre e le variazioni di forma avvengono velocemente. La lunghezza dei raggi può arrivare a parecchie centinaia di chilometri.

Forma a velo (V): Caratterizzata da luminosità uniforme che copre una gran parte del cielo.

Forma a piega: Si presenta come una curva a forma di S.

Forma a corona: Compaiono nei periodi di massima attività solare. Appaiono come un cerchio luminoso in corrispondenza dello zenith. Si muove e cambia molto velocemente.

Forma a tenda: La larghezza delle bande e la lunghezza dei raggi occupa quasi tutto il cielo. La sua intensità varia molto velocemente.

Altri due aspetti sono molto importanti per la distinzione delle varie aurore: la struttura e il comportamento.

In base alla struttura vengono definite:

In base al comportamento si distinguono in:

Calme: quando hanno una luminosità stabile.

Pulsanti: quando si verifica un ritmico affievolirsi e brillare di luce con una periodicità di 10-100 secondi.

Tremolanti: quando avvengono rapidi cambiamenti di intensità, circa 5-10 volte al secondo.

Fiammeggianti: quando sono visibili delle variazioni di luminosità dal basso all'alto.

Fluenti: quando la luminosità aumenta orizzontalmente.

Suoni

Non si sa con certezza se le collisioni aurorali emettano onde sonore perché nessuno strumento è mai riuscito a registrarle.

Sono numerose però le testimonianze di persone che affermano di aver sentito fruscii e fischi durante l’osservazione di questi fenomeni.

Va evidenziato però che le altezze a cui si originano sono caratterizzate da una tale rarefazione dei gas atmosferica per cui non è pensabile che le onde sonore si propaghino.

Aurore su altri pianeti

Grazie alle immagini inviateci dal telescopio Hubble, è stato possibile scoprire che si verificano aurore anche su altri pianeti del sistema solare che abbiano un’atmosfera e un campo magnetico.
Sono infatti visibili degli spettacolari cerchi di luce ultravioletta, invisibili dalla Terra, su Venere, Giove, Saturno, Nettuno e Urano.

Anche su questi pianeti le aurore si formano in seguito allo scontro delle particelle atmosferiche con quelle del vento solare.

Di recente si è scoperto che si verificano anche su alcuni satelliti quali: Titanio, Tritone e Io.
Il fenomeno sembrerebbe apparentemente inspiegabile perché sui satelliti non esiste atmosfera e nemmeno un campo magnetico, mancherebbero quindi tutte le condizioni necessarie per lo sviluppo delle aurore.

È stato scoperto che su Io, uno dei satelliti di Giove, c’è un’intensa attività vulcanica; durante le eruzioni più violente vengono liberate grandi quantità di gas che creano un’atmosfera provvisoria, permettendo alle aurore di generarsi. Probabilmente anche sugli altri corpi celesti sui quali si sono avvistati i fenomeni aurorali, si creano condizioni simili.

XXI secolo

Di recente si è scoperto che i bellissimi fenomeni che “affrescano” il cielo interferiscono sensibilmente con le trasmissioni via radio a onde corte provocando pericolose interferenze radar nei sistemi di controllo aereo.

Gli elettroni del vento solare, nei periodi di massima attività solare, possono addirittura raggiungere un'energia milioni di volte superiore a quella normale, e forare i rivestimenti esterni di satelliti artificiali orbitanti, creando campi elettrici che danneggiano in modo permanente le apparecchiature.

Per questo motivo si stanno studiando dei sistemi per prevedere con esattezza le aurore polari. Ma scoprire in anticipo quando avverrà una tempesta magnetica non è affatto semplice. L'interazione fra il campo magnetico terrestre e il vento solare è molto complessa.

Gli scienziati attualmente stanno indagando per scoprire in che modo le aurore polari influiscono sulla Terra. Di recente è stato scoperto che il vento solare ha una responsabilità, seppur limitata, nel provocare l'assottigliamento dello strato di ozono. Questo perché l'agitazione elettrica associata ai fenomeni aurorali aumenta la densità di ossido nitrico. Per effetto della gravità queste particelle si muovono verso il basso e si combinano chimicamente con l'ozono, riducendone lo strato.

 

Mitologia

A causa del loro carattere misterioso ed inspiegabile le aurore sono state spesso origine di miti e superstizioni curiose e diverse.

I vichinghi pensavano che i suoi colori derivassero dalla luce che si rifletteva sugli scudi delle Walchirie. Esse erano le messaggere del dio Odino che arrivavano dal Walhalla in sella ai loro cavalli per designare coloro che sarebbero stati uccisi in battaglia. Una volta nel Walhalla, le Walchirie portavano corni colmi di birra agli Einherjar, i guerrieri uccisi.
Le striature luminescenti erano le loro lance, le scintille intermittenti i riflessi dei loro scudi e i loro archi i Bfröst (arcobaleno), il mitico ponte attraverso il quale le anime dei defunti passavano nell'aldilà.
I bagliori che si osservavano in cielo segnalavano che le messaggere erano al lavoro, indice di una battaglia in atto da qualche parte.

Gli eschimesi della Groenlandia e del nord del Canada ritenevano invece che esse rappresentassero il regno dei morti. Quando le loro luci cambiavano velocemente voleva dire che dei loro amici stavano provando a mettersi in contatto con i loro familiari in vita.
Un'altra leggenda diceva che erano provocate dagli spiriti che giocavano a palla con un cranio di tricheco. I movimenti di queste luci, che attraversavano il cielo, erano la prova delle lotte tra questi spiriti.
Questo popolo credeva inoltre che fischiando le aurore si sarebbero avvicinate a loro, mentre battendo le mani si sarebbero allontanante.
Alcune tribù ritenevano che fossero di cattivo auspicio: quando le vedevano andavano in giro con le armi in pugno, come se ci fosse un nemico in agguato.
Un detto affermava che chi le osservava a lungo diventava pazzo.

Per i lapponi infine l'aurora boreale era un fenomeno potente e spaventoso. Indicava infatti la presenza di messaggeri di Dio, creature da rispettare e temere.
Credevano che gesti come fischiare, agitare fazzoletti o far tintinnare campanelli spingessero l'aurora ad attaccare i trasgressori.
Se temevano di aver suscitato le ire delle aurore boreali cantavano più volte una filastrocca:

« L'aurora boreale,
l'aurora boreale
tremola, tremola
martello nella gamba
corteccia di betulla nella mano. »

Il martello simboleggiava la vendetta degli angeli quando qualcuno mancava di rispetto a Dio, mentre la corteccia di betulla creava le fiamme con cui venivano inceneriti i profanatori.

Secondo i danesi erano dovute ad un gran numero di cigni che volando verso nord venivano intrappolati nel ghiaccio polare e ogni volta che sbattevano le loro ali, nel tentativo di liberarsi, generavano riflessioni.

Secondo la mitologia finlandese erano un fiume di fuoco (Rutja) che delimita i regni della vita e della morte.

Per gli islandesi rappresentava gli spiriti di coloro che non erano felici di essere morti e cercavano di comunicare con i familiari ancora in vita. Quando l'aurora splendeva non si tagliavano mai i capelli e non si avventuravano mai all'esterno senza berretto per paura di vedersi bruciare la chioma.

 

Per gli Inuit canadesi la terra era piatta ed il cielo era un'immensa cupola formata da un materiale duro punteggiato da molti piccoli fori attraverso i quali si potevano vedere le stelle quando era buio.
Un sottile ponte univa il nostro mondo con l'aldilà e i morti erano guidati nel cammino da spiriti dotati di fiaccole luminose.

Secondo gli Inuit della Groenlandia le aurore “Quigyat” erano gli spiriti dei bambini deceduti di morte violenta o nel giorno del loro compleanno.

Altri Inuit pensavano che le aurore fossero infauste e per respingerle agitavano i coltelli taglienti o le scagliavano contro urina e feci di cane.

Gli Inuit dell'Alaska, all'apparire di queste luci, nascondevano i loro figli perché credevano che se un bambino le indicava durante la loro apparizione esse venivano e lo portavano via per strappargli la testa e giocare con essa.

 

Secondo gli indiani del nord degli Stati Uniti nella direzione del vento del nord vivevano i Manabai'wok.
Essi sono nostri amici ma noi non li possiamo vedere.
Sono dei giganti cacciatori e pescatori e tutte le volte che escono con le loro torce a pescare con la fiocina noi lo veniamo a sapere poiché il cielo brilla e indica il luogo in cui si trovano.

Gli indiani Athabaska ritenevano che le aurore fossero i riflessi della danza del fuoco di folletti.

 

Per gli aborigeni australiani erano prodotte da una danza degli dei.
Di generazione in generazione, avevano continuato a diffondersi altre curiose credenze: l'aurora boreale era il riverbero di argentei banchi di aringhe che nuotavano vicino alla superficie dell'acqua, la luce che rimbalzava contro i dondolanti iceberg del mare polare oppure il riflesso del Sole sulle piume delle oche migratrici.

 

 

Arti

Lo spettacolo naturale tanto splendido e fiabesco dell’aurora non ha potuto che esaltare la fantasia e la creatività artistica di pittori e poeti che hanno trovato in essa una fonte di ispirazione.

Numerosi sono i pittori che con grande maestria sono riusciti a immortalare nelle proprie tele questo fenomeno che lascia tutti senza fiato e stupefatti.

I quadri che seguono dimostrano la bravura del pittore canadese Robin Street-Morris.

 

Questo è invece uno dei capolavori di Fridtjof Nansen.

 

Ci sono però anche artisti che, sopraffatti di fronte a una tale meraviglia, si sono ritrovati impossibilitati a descrivere e disegnare questo l’aurora perché come afferma benissimo il norvegese Theodore Caspari:
«Nessuna matita può disegnarle, nessun colore può dipingerle e nessuna parola può descriverle in tutta la loro bellezza».

 

La composizione poetica che segue, sebbene abbia risentito di numerose traduzioni da una lingua all’altra, ci immerge ugualmente nell’atmosfera magica di uno dei fenomeni più esaltanti che ci sia dato godere.

Aurora Polaris di Frans Widerberg

The night is cold. The sky is black and clear. Auroras flicker upon the the celestial vault. Wavering, growing stronger. The illumination reflects upon the ocean waters, ignites ice and glaciers. Draperies light up against the blackness of the sky, bright and dense. Light veils cover the moon, perforated by a myriad of brilliant, pointed stars. Fluorescent fires, dancing shapes, a winged figure, a bird, a dragon, an angel, or a monster. Celestial lights against a black abysmal vault. Waving ribbons of haze and mist, luminous veils. Blue and yellow, green and red, columns of light undulating across the sky. A resonant aura like an aurora. From the legends of the tundra appears the reindeer of the moon. It approaches through the draperies of the auroral firewall. At the spot where it reaches to the ground, see a white male deer accompanied by his herds from the celestial fields, behind and beyond the aurora borealis. See the aurora dance. Long ribbons widely stretched along the horizon of the sky. Suddenly they leap in the zenith. Cover me with all their rays. Of a winter's night beneath a corona of an aurora, I sense a fear and a joy. Down upon me is flowing a shower of cascades of light. While standing here, infinitely small in the center of everything, sensing something like an awesome touch of an enormous hand.

La notte è fredda. Il cielo è nero e limpido. Le aurore brillano debolmente sopra la volta celeste. Tremolano, crescono di luminosità. La loro luce si riflette sopra le acque dell'Oceano, infiamma il ghiaccio e i ghiacciai. Drappeggi si accendono contro l'oscurita del cielo, luminosi e intensi. Veli luminosi coprono la luna, punteggiati da una miriade di stelle brillanti. Fuochi "fluorescenti", forme danzanti, figure alate, un uccello, un drago, un angelo o un mostro. Luci celesti contro una volta di color nero profondo. Nastri ondegganti di foschia e nebbia, veli luminosi. Blu e gialli, verdi e rossi, colonne ondeggianti di luce attraverso il cielo. Un'aura risonante come un'aurora. ???? Dalla leggenda della tundra appare la renna della luna. Si avvicina attraversando i drappeggi del fuoco aurorale. Nel momento in cui raggiunge il terreno, vede un maschio di cervo seguito dal suo branco proveniente dai pascoli celesti, dietro ed oltre l'aurora boreale. Vede il ballo dell'aurora. Lunghi nastri ampiamente stesi lungo l'orizzonte. Improvvisamente balzano allo zenith. Mi abbracciano con i loro raggi. Di una notte d'inverno sotto una corona aurorale, percepisco paura e gioia. Sopra di me sta scorrendo una cascata di luce. Mentre sono qui, infinitamente piccolo al centro di tutto, percepisco qualcosa come un imponente tocco di una mano enorme.

 

 

Bibliografia

Lucy Jago, "Aurora Boreale: la storia di un enigma scientifico e del genio che lo risolse", Rizzoli

Annalisa Ronchi, "Nastri di luce danzanti"

L. Annaevs Seneca, "Naturales Questiones", Giardini editori e stampatori in Pisa

Ivo Nerviani e Cristina Pignocchino Feyles, "Geografia Generale: la Terra nell’Universo", Società Editrice Internazionale

Syun-Ichi Akasofu, " La dinamica dell’aurora polare", Le scienze

Dionigi Vottero, "Questioni naturali di Lucio Anneo Seneca", UTET

Enciclopedia del Novecento, Istituto dell’enciclopedia Italiana Treccani

 

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