Modelli magnetoidrodinamici di vento solare

Nell'ambito dello studio della fisica del vento solare, questo gruppo si è occupato dello sviluppo di un modello di vento di nuova generazione e del confronto con recenti osservazioni. I modelli di accelerazione del vento legato a meccanismi termici (ad esempio Parker 1958) hanno difficoltà a spiegare le elevate velocità del vento ($\sim 750$ km s-1) misurate a circa una unità astronomica (AU) dal Sole. Da qui la necessità di un meccanismo non termico di deposizione di quantità di moto che possa accelerare il vento ai valori misurati.

In una cometa distinguiamo due tipi di code: la "coda di plasma o di ioni" o "coda del 1^ tipo", ed una "coda di polveri" o coda del 2^ tipo. Queste due code possono coesistere in una cometa, oppure può essere presente un solo tipo, od essere presenti entrambi di cui uno prevalente sull'altro in una vasta gamma di soluzioni. Inoltre si possono osservare le due code fittamente intrecciate, oppure più o meno facilmente distinguibili. Coda di plasma o di ioni. - Le code del 1^ tipo sono le meno frequenti, in quanto sono date non da particelle solide, bensì da ioni, cioè molecole gassose ionizzate dalla presenza di campi elettromagnetici Hanno una caratteristica fondamentale che le distingue dalle code polverose, che è la strittura rettilinea, o talvolta leggermente arcuata. La loro lunghezza.si aggira attorno ad 1 UA, mentre la larghezza può raggiungere alcune migliaia di km. Nel complesso si presenta come una struttura filamentosa con noduli più brillanti che appaiono staccarsi dalla parte anteriore della testa e scorrere verso l'estremità della coda con velocità comprese tra 10 e 100 km/s, come fossero appunto sospinte da un vento impetuoso e persistente. Dall'analisi spettroscopica delle code di plasma si nota che le molecole e le specie atomiche presenti sono le stesse della chioma ma qui si trovano allo stato ionizzato: CO+, CH+... Ecco perchè definiamo questo tipo "coda di plasma", proprio in quanto il costituente principale è un gas ionizzato, che in termini chimici si dice "plasma". La composizione e la struttura di queste code sono il risultato dell'interazione di due tipi di "plasma": il plasma della coda ionizzata ed il plasma del vento solare. Quest'ultimo infatti consiste in un flusso omogeneo di ioni carichi positivamente e negativamente, che si presenta quindi elettricamente neutro. Questa miscela di ioni viene continuamente eiettata all'esterno dalla corona solare. E' un flusso di portata straordinaria, infatti consiste nell'espulsione di milioni di tonnellate di materia per ogni secondo, alla temperatura di 100.000*K ed alla velocità di 400 km/s, con un massimo che può sfiorare gli 800 km/s. Dopo essere sfuggito all'attrazione gravitazionale del Sole il vento solare si allontana radialmente da esso, mantenendo una velocità costante anche a grandi distanze. Naturalmente questo flusso di particelle cariche tende a disperdersi a lungo andare; la sua densità, infatti, è funzione inversa del quadrato della distanza: diminuirà, cioè, all'aumentare della distanza dal Sole, tendendo a zero all'infinito. Si calcola che ad 1 UA, distanza Terra - Sole, la densità sia di 5 particelle/cm3; mentre a 100 UA la densità è minima. A questa distanza però siamo ben oltre l'orbita di Plutone (50 AU)! Ciò significa che le correnti di elettroni e ioni contenute nel vento solare creano un campo elettromagnetico che pervade tutto il nostro sistema planetario. Le linee di questo campo hanno andamento spiraleggiante, dovuto al moto di rotazione del Sole, che ne è la sorgente, con un periodo di 25 giorni (Parker, 1950) E' proprio l'azione di questo campo magnetico che imprime alle code di plasma la forma rettilinea. Naturalmente, come in tutti i fenomeni naturali, si possono avere delle variazioni entro certi limiti, che in questo caso sono proprio dovuti al periodo di rotazione del Sole (25 giorni), al ciclo di attività solare (P = 11 anni), e ad eventuali turbolenze dell'atmosfera solare. Gli effetti più evidenti sono appariscenti getti gassosi dal nucleo cometario, sdoppiamenti o sfrangiamenti della coda di plasma, ecc. Un'ultima nota sul colore di questo tipo di coda che la differenzia dalla coda polverosa: essa ci appare azzurrina e molto tenue; questo colore caratteristico è dovuto alla presenza di alte concentrazioni di monossido di carbonio ionizzato (CO+)che emette nella banda del blu alla lunghezza d'onda di 4200 Å circa.