2 settembre 1859: I telegrafi funzionano ad aria elettrica in una folle tempesta magnetica
1859: Un’esplosione magnetica sul sole provoca aurore luminose sulla Terra e mette a soqquadro la nascente rete telegrafica.
Il 2 settembre 1859, nell’ufficio telegrafico al numero 31 di State Street a Boston alle 9:30 del mattino, Le linee degli operatori erano sovraccariche di corrente, così staccarono le batterie collegate alle loro macchine e continuarono a lavorare usando solo l’elettricità che scorreva nell’aria.
Nelle prime ore di quella notte, le aurore più brillanti mai registrate erano scoppiate nei cieli della Terra. Persone all’Avana e in Florida hanno riferito di averle viste. Il New York Times pubblicò un articolo di 3.000 parole che registrava l’evento colorato in prosa viola.
“Con questo si mescolò infine una bella tinta di rosa. Le nuvole di questo colore erano più abbondanti a nord-est e a nord-ovest dello zenit”, scrive il Times. “Lì si sono sparate l’una sull’altra, mescolandosi e approfondendosi fino a che il cielo è stato dolorosamente lurido. Non c’era figura che l’immaginazione non potesse trovare ritratta da questi lampi istantanei.”
Come se ciò che stava accadendo nei cieli non fosse abbastanza, l’infrastruttura delle comunicazioni che stava iniziando ad estendersi lungo la costa orientale stava andando in tilt per tutto l’elettromagnetismo.
“Abbiamo osservato l’influenza sulle linee al momento di iniziare l’attività – le 8 – ed è continuata così forte fino alle 9 e mezzo da impedire che si facesse qualsiasi attività, tranne che buttando via le batterie ad ogni estremità della linea e lavorando interamente con la corrente atmosferica!”Gli stupefatti operatori telegrafici di Boston scrissero in una dichiarazione apparsa sul New York Times più tardi quella settimana.
L’operatore di Boston disse alla sua controparte di Portland, Maine, “Anche la mia è scollegata, e stiamo lavorando con la corrente aurorale. Come ricevete la mia scrittura?”. Portland rispose: “Meglio che con le nostre batterie accese”, prima di concludere con grinta yankee: “Molto bene. Vado avanti con gli affari?”
In termini di rapporto tra la Terra e la sua stella, sono probabilmente le 24 ore più strane mai registrate. La gente ha lottato per spiegare cosa fosse successo.
David Hathaway della NASA, un astronomo solare, ha detto che le persone nella comunità solare stavano cominciando a capire che c’era una relazione tra gli eventi sul sole e il magnetismo sulla Terra. Ma questa conoscenza non era ampiamente diffusa.
Un’altra teoria sosteneva che le aurore erano in realtà fenomeni atmosferici, cioè tempo atmosferico di un tipo particolare. Venivano offerte prove di vario tipo. Le aurore avevano apparentemente un suono, “il rumore della crepitazione”, o crepitio, che le caratterizzava come fenomeni legati alla Terra. Spiegazioni ancora più strane sorsero, come la citazione esilarante del meteorologo Ebenezer Miriam sul New York Times.
“L’aurora (elettricità scaricata dai crateri dei vulcani) o si dissolve nell’atmosfera, e viene così diffusa nello spazio o si concentra in una sostanza gelatinosa che forma meteore, chiamate stelle cadenti”, scrisse Miriam. “Queste meteore si dissolvono rapidamente nell’aria atmosferica, ma a volte raggiungono la terra prima di dissolversi, e assomigliano ad amido sottile.”
Ma alcuni scienziati erano sulla strada giusta. Diciotto ore prima che la tempesta colpisse, Richard Carrington, un giovane ma rispettato astronomo britannico, stava facendo le sue osservazioni quotidiane delle macchie solari quando vide due brillanti macchie di luce. Ora sappiamo che ciò che stava vedendo era il riscaldamento della superficie del sole oltre la sua temperatura standard alimentata dalla fusione di circa 5.500 gradi Celsius. L’energia per farlo proveniva da un’esplosione magnetica quando una parte distesa del campo magnetico del sole si è spezzata e ricollegata.
“Emettono l’equivalente energetico di circa 10 milioni di bombe atomiche nel giro di un’ora o due”, ha detto Hathaway. “Uno era speciale, ed è stato notato, perché era un bagliore di luce bianca. Ha effettivamente riscaldato la superficie del sole abbastanza bene da illuminare il sole.”
Anche se allora Carrington non sapeva cosa stava guardando, cinque anni di osservazione del sole gli avevano insegnato che quello che stava vedendo era senza precedenti. Quando nelle prime ore della notte successiva, i cieli di tutto il mondo cominciarono ad assumere colori brillanti, Carrington sapeva di essere su qualcosa.
“Penso che rappresenti un punto di svolta nell’astronomia perché per la prima volta, gli astronomi avevano prove concrete che una forza diversa dalla gravità poteva comunicarsi attraverso 93 milioni di miglia di spazio”, ha detto Stuart Clark, autore del libro The Sun Kings: The Unexpected Tragedy of Richard Carrington and the Tale of How Modern Astronomy Began.
Ancora, ci sarebbero voluti decenni prima che la teoria scientifica raggiungesse le osservazioni. Pesi massimi britannici come Lord Kelvin sostenevano che il sole non avrebbe mai potuto fornire il livello di energia che era stato osservato sulla Terra. Capire cosa stava succedendo senza capire come funzionava il sole o la natura delle particelle non era esattamente facile.
“È un grande esempio di dove teoria e osservazione non coincidono”, ha detto Clark. “L’establishment scientifico tende a credere alla teoria, ma di solito è il contrario, e le osservazioni sono corrette. Bisogna costruire una massa critica di osservazioni per spostare la teoria scientifica.”
Con il tempo, sempre più osservazioni hanno spostato la teoria, e il sole è stato ritenuto correttamente responsabile delle tempeste geomagnetiche. La lezione tecnologica che le apparecchiature elettriche potevano essere disturbate fu ampiamente dimenticata, però.
Quando una tempesta geomagnetica colpisce la Terra, scuote la magnetosfera terrestre. Come il plasma magnetizzato spinge le linee del campo magnetico terrestre intorno, le correnti scorrono. Queste correnti hanno i loro propri campi magnetici e presto, giù al suolo, forti forze elettromagnetiche sono in gioco. In altre parole, il vostro telegrafo può funzionare su “corrente aurorale”.”
Le tempeste geomagnetiche, però, possono avere impatti meno benigni. Il 4 agosto 1972, una linea della Bell Telephone che andava da Chicago a San Francisco fu messa fuori uso. I ricercatori dei Bell Labs volevano scoprire perché, e le loro scoperte li hanno riportati al 1859 e alla corrente aurorale.
Louis Lanzerotti, ora professore di ingegneria al New Jersey Institute of Technology, è andato a scavare nella biblioteca dei Bell Labs per trovare eventi simili e spiegazioni. Insieme alla ricerca sul campo, la storia divenne il nucleo di un nuovo approccio alla costruzione di sistemi elettrici più robusti.
“Abbiamo fatto tutta questa analisi e scritto questo documento nel ’74 per il Bell Systems Technical Journal”, ha detto Lanzerotti. “E ha davvero fatto un’enorme differenza in Bell Systems. Hanno riprogettato i loro sistemi di alimentazione.”
La lotta per proteggere i sistemi tecnici della Terra dalle anomalie geomagnetiche continua. Alla fine del 2008, la National Academies of Science ha pubblicato un rapporto sui gravi eventi meteorologici spaziali. Se una tempesta che si avvicina anche solo ai livelli del 1859 dovesse accadere di nuovo, hanno concluso che il danno potrebbe variare verso l’alto di un trilione di dollari, in gran parte a causa delle interruzioni della rete elettrica.
I dati sulla frequenza delle tempeste enormi sono scarsi. Le carote di ghiaccio sono la prova principale che abbiamo al di fuori dei documenti storici umani. Le particelle cariche possono interagire con l’azoto nell’atmosfera, creando nitruri. L’aumento della concentrazione di queste molecole può essere rilevato guardando le carote di ghiaccio, che agiscono come un registro dell’atmosfera in un dato momento. Negli ultimi 500 anni di questi dati, l’evento del 1859 è stato due volte più grande di qualsiasi altro.
Anche così, il sole rimane un po’ un mistero, in particolare questi eventi tremendamente energetici. Gli scienziati come Hathaway sono in grado di descrivere perché una tempesta geomagnetica potrebbe essere più grande di un’altra in base ai dettagli di come è nata, ma hanno difficoltà a prevedere quando o perché una tempesta mostruosamente grande potrebbe sorgere.
La comprensione scientifica di come il sole impatti la Terra e i suoi umani tecnologicamente pesanti non è completa, ma almeno sappiamo quando ha avuto inizio: le prime ore del 2 settembre 1859. 2 settembre 1859.
“È a quel punto che ci rendiamo conto che questi oggetti celesti hanno influenzato le nostre tecnologie e il modo in cui volevamo vivere le nostre vite”, ha detto Stuart.
E si scopre che la nostra stella rovente lo fa ancora.
Immagine: TRACE/NASA
Questo articolo è apparso per la prima volta su Wired Science il 2 settembre 2009.
Alexis Madrigal è ora senior editor di The Atlantic. È l’autore di Powering the Dream: The History and Promise of Green Technology.
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