Come si misura l'aurora - Il Kp Index

Non vi è mai capitato di voler andare da qualche parte, lottare con date e voli per giorni, prenotare e poi di ritrovarvi davanti al computer e chiedervi E ora? Una volta arrivato in aeroporto, come giungo a destinazione?”, seguito da un momento di panico? A me è successa esattamente la stessa cosa in versione aurora la prima volta che ho organizzato una “spedizione” (antesignana del formato che avrei poi definito ”safari boreale”) per andare a vederla in Canada. Orario di partenza programmato, luogo pianificato, treppiede oliato: ma l’aurora? Arriva con un’esplosione formato big bang? Irradia radiazioni dannose per il corpo? Fa rumore? E soprattutto, come so se è attiva e se ho possibilità di osservarla? E soprattutto, come si misura l’aurora?

Quest’ultima domanda è una delle più comuni tra coloro che stanno per approcciarsi ai safari boreali per la prima volta, e la risposta della rete è unisona: l’indice Kp! Andiamo con ordine e partiamo dall’inizio, per capire esattamente di cosa stiamo parlando e il motivo per cui l’indice Kp racconta solo parte della nostra storia boreale.

Bartels e l’indice K

Nei post precedenti (linkati qui e qui) abbiamo imparato infatti che il Sole irradia continuamente lo spazio con un flusso di particelle cariche che prende il nome di vento solare. Questo vento, di densità e velocità variabile, viene schermato dal campo magnetico terrestre che a sua volta si deforma per l’impatto creando una fluttuazione di energia, catturabile a terra da un dispositivo che si chiama magnetometro e misurabile in nanoTesla (nT).

In tutto il mondo ci sono 13 magnetometri adibiti a questo uso, sparsi a diverse latitudini (quindi volendo, la risposta alla domanda “come si misura l’aurora” si puo’ anche rispondere con “un magnetometro!”). Proprio perché situati in punti molto diversi, una fluttuazione del campo magnetico rilevata dal magnetometro di Sitka (in Alaska) non avrà lo stesso peso di quella equivalente registrata a Postdam (Germania), ed è qui che entra in gioco l’indice K. Introdotto da Julius Bartels nel 1939, il K index (dal tedesco Kennziffer, ovvero “cifra caratteristica”, la parte intera di un numero decimale) crea una scala di conversione tra le fluttuazioni rilevate a diverse latitudini e l’impatto sul campo magnetico terrestre al fine di renderle omogenee e comparabili.

Come si misura l'aurora - Il Kp Index

Il globo con la location dei 13 osservatori che con i loro magnetometri contribuiscono al calcolo dell’indice KP

Fermiamoci un secondo e facciamo un esempio usando numeri simbolici (scrivere “a caso” mi sembra poco scientifico in questo contesto!:P). Tornando ai nostri due magnetometri, è facilmente verificabile in laboratorio che una fluttuazione di 10 nT in Germania non abbia gli stessi effetti sul campo magnetico di una fluttuazione di 10 nT in Alaska. Però, da un punto di vista della deformazione del campo magnetico, una fluttuazione di 10 nT in Germania è del tutto comparabile a una di 50 nT in Alaska. Ed è proprio qui che Bartels ha “accoppiato” i 10 nT della Germania con i 50 nT dell’Alaska, stabilendo che corrispondono a un indice K di 4, per esempio.

Da indice K a indice Kp

Ovviamente la stessa logica è stata applicata a tutti i 13 magnetometri presenti sul pianeta, arrivando ad avere un metro di paragone consistente tra di loro. La bellezza dell’indice K risiede proprio nel fatto che, applicando questa scala, togliamo la latitudine dall’equazione rimanendo con una serie di misurazioni facilmente comparabili e che possiamo usare per creare una media pesata per indicare la fluttuazione media sul pianeta. Questa media prende il nome di indice K planetario, il famoso indice Kp (KPI), ed e’ proprio con questo indice che comunemente si risponde alla domanda “come si misura l’aurora”.

Come si misura l'aurora - Il Kp Index

La scala di Bartels, con indici Kp e la descrizione dell’attivita’ ad essi correlata

Per definizione, la scala del KPI è composta da numeri interi che vanno da 0, piccola fluttuazione nel campo magnetico, a 9, grandi fluttuazioni che descrivono una tempesta estrema. Da qui, sorgono spontanee due domande: perché Bartels si è preso la briga di fare tutto ciò? E poi, che relazione c’è tra il KPI e l’apparizione dell’aurora?

Uso del Kp Index

Anche se non sembrerebbe a primo acchito, le due domande sono strettamente correlate. Partendo dalla prima, ovviamente Bartels ha prima di tutto risposto a un bisogno scientifico di uniformare delle misurazioni prese in luoghi diversi. Detto ciò, il suo indice ha però preso piede anche perché ci sono interi settori dell’economia che hanno il bisogno e la necessità di venire a conoscenza di eventuali tempeste elettromagnetiche e della loro entità. Pensiamo all’aviazione civile e militare, dove le trasmissioni radio rivestono un’importanza cardine per la navigazione e la sicurezza, oppure alle centrali elettriche e nucleari, che hanno bisogno di mantenere una tensione di corrente costante all’interno del sistema. Una tempesta magnetica inaspettata potrebbe portare a devastanti conseguenze per entrambi, e parleremo diffusamente della previsione del KPI nei prossimi post.

È chiaro quindi che il KPI non sia stato plasmato per aiutare noi safaristi boreali a trovare l’aurora, e quindi va usato con dei caveat. Mentre il KPI rimane indubbiamente l’indicatore di attività aurorale più diffuso e usato in tutto il mondo, non tiene conto di quel fattore fondamentale per l’apparizione dell’aurora che è il Bz (direzione del campo magnetico interplanetario), di cui parleremo nel prossimo post del manuale boreale.

Concludo questo post “tecnico” sottolineando che c’è ancora molto da dire sul KPI! Nel corso dei mesi parleremo di come vengono fatte future previsioni sul KPI e come usarlo per pianificare i nostri Safari. Intanto, spero che abbiate capito i fondamenti di come si misura l’aurora!

Quindi, stay tuned! E se avete qualche domanda da farmi o qualche argomento da proporre per i prossimi post, non esitate a lasciare un commento!

Share: