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Le tempeste radio di Giove

Se i nostri occhi potessero vedere le onde radio corte, il pianeta Giove sarebbe il secondo oggetto più brillante del cielo, dopo il Sole. Gli astronomi hanno rilevato due tipi distinti di rumori radio emessi da Giove, le emissioni di sincrotrone e di ciclotrone. Il secondo tipo di emissione è così intensa da poter essere rilevata anche con una piccola antenna posta sulla superficie terrestre, come quella del progetto RadioJove.

Prima di passare più in dettaglio alle tempeste magnetiche di Giove occorre comprendere il sistema di coordinate CML (Central Meridian Longitude) ovvero un sistema di coordinate analogo al sistema latitudine-longitudine terrestre. Il valore del CML è l’analogo delle linee di longitudine su Giove e aiuta a capire quale parte del pianeta è rivolta verso la Terra durante un’osservazione.

Radiomappa di Giove
Linee di campo magnetico di Giove (Cortesia J.Ciotti)
Il sistema utilizzato dagli astronomi per determinare la longitudine di Giove è chiamato System III. Tale sistema utilizza il campo magnetico di Giove come riferimento, anzichè le nubi visibili sulla superficie del Pianeta. La ragione dell’utilizzo di questa metodologia è che il campo magnetico è controllato dall’interno del pianeta e il moto dell’interno del pianeta, essendo costante, fornisce un tasso di rotazione vero, al contrario dell’utilizzo delle nubi che cambiano con la latitudine.

Le particelle cariche che spiraleggiano intorno alle linee di campo magnetico gioviano producono la radiazione di ciclotrone. I segnali emessi sono chiamati DAM.

I DAM possono essere di due tipi: le onde decametriche, che sono emesse dalle zone vicino ai poli di Giove, e quelle decimetriche, che vengono emesse a basse latitudini.

I segnali emessi si possono caratterizzare a seconda della loro durata: gli L burst sono segnali di durata relativamente lunga e il loro suono assomiglia alle onde dell’oceano che si infrangono su una scogliera, mentre gli S burst sono segnali di breve durata e ricordano lo scoppiettio di un fuoco.

I radioastronomi hanno scoperto che i DAM di Giove sono originati da almeno tre sorgenti distinte, e fisse rispetto alla rotazione del campo magnetico del pianeta.

Queste sorgenti si possono osservare intorno alla frequenza di 20 MHz e sono chiamate A, B e C. Una quarta sorgente D si trova sui 15 MHz, a frequenze generalmente troppo basse per i ricevitori di terra.

Nella figura seguente stiamo guardando il polo Nord di Giove e l’altezza delle barre colorate indica la probabilità relativa che ogni sorgente emetta un segnale che raggiunga la Terra. Quindi è molto più probabile che emetta la sorgente A delle sorgenti B o C.

La rotazione delle sorgenti radio può essere individuata tramite il sistema di coordinate System III, che ruota nel senso di rotazione di Giove ogni 9h 55m 29s.

Diagramma Io-CML
Diagramma Io-CML (Cortesia J.Ciotti)
IO A Io A
Quando la sorgente A è orientata verso la Terra, non è garanzia che si verifichi una tempesta radio, poiché le barre longitudinali indicano la relativa probabilità di rilevare un’emissione da A.

La posizione orbitale di Io influisce sulla probabilità di ricevere segnali. Quando Io è in una posizione di fase angolare tra 195° e 265° le probabilità di ricevere segnali aumentano. I radioastronomi si riferiscono alle tempeste radio con fase angolare di Io e localizzazione della sorgente A come eventi Io-A.

Io B
Analogamente quando la sorgente B è allineata con la terra e la fase angolare di Io è compresa tra 75° e 105°. Questa è nota come attività Io-B.

Io C
Infine quando la sorgente C è allineata con la Terra e la fase angolare di Io è compresa tra 225° e 250° si ha un’attività di tipo Io-C.

La complessa relazione tra la fase di Io e l’allineamento delle sorgenti si può visualizzare nel diagramma Io-CML. I contorni colorati indicano la probabilità che una sorgente produca una tempesta radio. L’orientamento della sorgente è mostrato dall’asse delle ascisse.

La fase di Io è mostrata sull’asse delle ordinate e la sua posizione orbitale intorno a Giove è tracciata sulle linee diagonali parallele.

Per comprendere meglio l'utilizzo del diagramma Io-CML scarica questo video (AVI 10MB)
IO B
IO C

Le diverse sorgenti: Io A, Io B e Io C
(Cortesia J.Ciotti)
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