Gli scienziati affermano che l’eruzione del vulcano Tonga del 2022 ha creato una “super bolla di plasma” che ha disturbato i satelliti.
L’ eruzione vulcanica a Tonga nel gennaio 2022 è stata così grande da creare onde nell’atmosfera superiore. È stata una delle più grandi esplosioni della storia moderna e ha avuto un impatto sul GPS in Australia e nel sud-est asiatico. Come descrivono in un nuovo studio, l’eruzione ha causato una super “bolla di plasma” sull’Australia settentrionale che è durata per ore. Mentre la maggior parte delle persone ha un ricevitore GPS (sistema di posizionamento globale) sui propri dispositivi (come navigatori satellitari e smartphone), non molti sanno come funziona effettivamente il GPS. In sostanza, i nostri dispositivi ascoltano i segnali radio trasmessi dai satelliti in orbita attorno alla Terra. Usando quei segnali, calcolano la loro posizione rispetto ai satelliti, permettendoci di orientarci e trovare quel pub o bar nelle vicinanze . I segnali radio ricevuti dai nostri dispositivi sono influenzati dall’atmosfera terrestre (in particolare dallo strato chiamato ionosfera ), che degrada la precisione della localizzazione. I dispositivi comuni sono precisi solo entro decine di metri. Tuttavia, i sistemi di posizionamento satellitare nuovi e migliorati, utilizzati nei settori minerario, agricolo e edile, possono essere precisi entro dieci centimetri. L’unico problema è che questi sistemi hanno bisogno di tempo per bloccare la loro posizione e questo può richiedere trenta minuti o più. Questo preciso posizionamento satellitare funziona modellando accuratamente gli errori causati dalla ionosfera terrestre. Ma ogni volta che la ionosfera viene disturbata, diventa complicata e difficile da modellare. Ad esempio, quando si verifica una tempesta geomagnetica (una perturbazione del vento solare che colpisce il campo magnetico terrestre), la ionosfera diventa turbolenta e le onde radio che la attraversano si disperdono, come la luce visibile che si piega e si disperde quando si guarda in basso in un lago in condizioni mosse. Studi recenti hanno dimostrato che l’eruzione del vulcano Hunga Tonga-Hunga Ha’apai ha causato condizioni instabili nella ionosfera che sono durate alcuni giorni. Le dimensioni delle onde che ha generato nella ionosfera erano simili a quelle create dalle tempeste geomagnetiche . Sebbene queste onde abbiano influenzato i dati GPS in tutto il mondo per giorni dopo l’eruzione, il loro impatto sul posizionamento è stato piuttosto limitato rispetto a un altro tipo di disturbo nella ionosfera: una “bolla di super plasma” che si è formata sulla scia dell’eruzione. La ionosfera è uno strato dell’atmosfera terrestre ad altitudini di circa 80-800 chilometri. Comprende gas con molte particelle caricate elettricamente, il che lo rende un ” plasma “. A loro volta, le bolle di plasma equatoriali sono disturbi del plasma nella ionosfera che si verificano naturalmente di notte sopra le regioni a bassa latitudine. Tali bolle di plasma si verificano regolarmente. Si formano a causa di un fenomeno chiamato “instabilità generalizzata di Rayleigh-Taylor”. È simile a ciò che accade quando un fluido pesante si trova sopra un fluido meno pesante e le macchie di questo fluido più leggero salgono nel fluido pesante sotto forma di “bolle” .
Quando si tratta di disturbi nella ionosfera, tuttavia, anche il plasma è controllato da campi magnetici ed elettrici. Man mano che si alzano, le bolle di plasma formano strutture dalla forma strana che ricordano i cactus o le radici degli alberi capovolte. A causa del campo magnetico terrestre, queste strutture si allargano man mano che la bolla cresce sopra l’equatore. Il risultato è che le bolle ad alta quota raggiungono anche latitudini più elevate. Tipicamente, le bolle di plasma raggiungono alcune centinaia di chilometri sopra l’equatore, raggiungendo latitudini comprese tra 15 e 20 gradi a nord ea sud. Gli scienziati hanno rilevato una super bolla di plasma sopra il sud-est asiatico poco dopo l’eruzione di Tonga. Si stima che abbia dimensioni simili alle rare super bolle precedentemente segnalate . Il campo magnetico terrestre ha portato questa perturbazione a sud, dove è rimasta per alcune ore sopra Townsville, nell’Australia nord-orientale. Ad oggi, questo è il punto più a sud in cui è stata osservata una bolla di plasma sull’Australia. Sebbene molto rare, si sa che tali superbolle si sono verificate nel nord dell’Australia, ma non sono state osservate direttamente prima di questo evento. Il lancio di stazioni GPS in tutto il nord dell’Australia ha reso possibile solo di recente questo tipo di osservazione. Resta inteso che le onde dell’eruzione del vulcano hanno disturbato i venti nell’alta atmosfera, alterando il flusso di plasma nella ionosfera e dando origine alla super bolla di plasma. Il nostro studio ha scoperto che la bolla ha causato ritardi significativi nell’uso del GPS preciso nell’Australia settentrionale e nel sud-est asiatico. In alcuni casi, ottenere un blocco sulla posizione GPS ha richiesto più di cinque ore in più a causa della bolla di plasma. Sebbene comprendiamo molto sulla ionosfera, la nostra capacità di prevedere i suoi disturbi è ancora limitata. Avere più stazioni GPS non solo è vantaggioso per migliorare il posizionamento e la navigazione, ma colma anche le lacune nel monitoraggio della ionosfera. L’eruzione del Tonga è stata ben lungi dall’essere un tipico evento di “clima spaziale” causato dal Sole. Ma il suo impatto sull’alta atmosfera e sul GPS evidenzia l’importanza di capire come l’ambiente influisce sulle tecnologie su cui facciamo affidamento.
