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“Diagnosi numerica” di tutti i cicli solari a partire dal minimo di Dalton!

22 luglio 2010 49 commenti

Premessa

L’articolo seguente non ha certo la pretesa di trarre conclusioni definitive, nè di pronosticare

Si limita a confrontare gli smoothed sunspot number (SSN) calcolati 1 anno prima del minimo, quelli relativi al mese (o ai mesi) del minimo e quelli calcolati 1 anno dopo il minimo, per tutti i cicli dal 1798 ad oggi, cioè dal Minimo di Dalton fino ai giorni nostri. La motivazione di questa scelta risiede nel fatto che l’ultimo SSN disponibile risale a dicembre 2009, esattamente 1 anno dopo il minimo tra i cicli 23 e 24. E’ qualcosa di più che limitarsi a confrontare i soli valori di picco, ma non basta certo a tratteggiare un intero ciclo. E’ come se, per confrontare un certo numero di viaggi, della durata di svariati anni, sovrapponessimo il primo e l’ultimo anno di ciascuno di essi. Ci dice qualcosa, ma non tutto. E’ un po’ più di un gioco con i numeri, ma meno di un’analisi scientificamente completa e rigorosa.

A seguire, è riportata qualche considerazione, cercando di trarre qualche conclusione che possa aiutare a capire che razza di ciclo abbiamo di fronte.

La tabella

Senza ulteriori commenti, la tabella si presenta come segue:

(Per vederla ingrandita cliccare sopra)

Oltre ai dati citati in premessa, in tabella si trovano anche il SSN massimo e la sua data, nella speranza che i ragionamenti sul minimo possano in qualche modo aiutare a capire qualcosa di più sul massimo.

Cominciamo però a commentare i valori di SSN prima, durante e dopo i minimi.

Allo scopo, si è evidenziata l’ultima riga, in grassetto e carattere più grande: rappresenta il minimo appena trascorso, con un’occhio alla previsione (in giallo) sul prossimo massimo, l’ultima sfornata da David Hathaway della NASA. Il SSN è passato da 4,9 un anno prima del minimo (dicembre 2007) da 4,9 a 1,7 (al minimo, dicembre 2008) fino ad 8,3 (dicembre 2009), l’ultimo valore di SSN finora calcolabile.

Analisi

Scorrendo a ritroso la tabella, dalla riga 23-24, appare subito evidente come nessun ciclo, dal 15-16 in poi regga il confronto con la transizione 23-24 e con il nascente ciclo 24: i cicli sono nettamente più intensi, sia in “discesa” (1 anno prima, SSN ben oltre 10), sia come valore minimo (dal doppio fino a 6-7 volte il SSN del dicembre 2008) che in “salita” (1 anno dopo, SSN oltre 10 e in qualche caso oltre 20). Inoltre, con l’eccezione del primo, gli SSN dei rispettivi massimi sono risultati superiori a 100, in qualche caso anche largamente. Si tratta, come noto, dei cicli dell’ormai noto “Grande Massimo” dell’epoca moderna, cioè il periodo, grosso modo compreso tra gli anni ’30 ed i primi anni del XXI secolo, in cui i cicli sono risultati i più intensi da quando si calcola il sunspot number e, stando a recenti ricerche, i più intensi degli ultimi 8000 anni.

Scorrendo ancora più a ritroso la tabella, si incontrano due cicli, le cui righe sono in grassetto, corrispondenti alla porzione finale del cosiddetto “Minimo di Damon”. Essi furono caratterizzati da lunghi minimi (lo si nota già dal fatto che il valore minimo del SSN si è mantenuto immutato per più di un mese) e da massimi non particolarmente intensi. Confrontando i valori dei SSN, si nota come, nella fase di “discesa” ed al momento del minimo, i valori furono paragonabili o addirittura inferiori a quelli della transizione 23-24. Poi, però, in fase di “salita”, gli SSN risultano superiori, nel caso del 13-14 anche piuttosto nettamente. Dunque, con tutte le cautele del caso, sembrerebbe che l’approccio al minimo di tali transizioni di ciclo sia stato “morbido”, come e più di quella 23-24. Poi però sono ripartiti con più “brio” rispetto al nostro.

Dobbiamo per questo pensare che abbiano raggiunto un SSN massimo superiore a quello che raggiungerà il ciclo 24, oppure è una conclusione troppo azzardata?

Risalendo ancora la tabella, si incontrano le transizioni di ciclo comprese tra 6-7 e 12-13. Esse riguardano i due cicli (più buona parte di un terzo ciclo) che seguirono il Minimo di Dalton (1798-1823) ed il cosiddetto “Minimo di Damon” (1850-1913), nella sua parte iniziale e centrale.

Il confronto con la nostra transizione 23-24 consente di osservare come sia il SSN in “discesa”, sia quello del minimo che quello in “salita” risultino più elevati, in qualche caso nettamente, in qualche altro meno nettamente. A tale proposito occorre ricordare che ormai ci troviamo nel mezzo del XIX secolo e non è del tutto fuori luogo ritenere che il sunspot number, e dunque il SSN, possa essere un poco sottostimato rispetto a quello che si sarebbe ricavato disponendo dei mezzi moderni. Infatti, i SN ed SSN precedenti il 1844 sono ritenuti un po’ meno affidabili, per questa ragione, di quelli seguenti.

Rispetto alle altre transizioni di questo periodo, fa eccezione la 6-7, che ha un SSN del minimo inferiore, mentre gli SSN in “discesa” ed in “salita” possono essere ritenuti paragonabili, se non superiori, a quelli della 23-24, in considerazione della sopracitata sottostima.

Si giunge infine alle prime due righe in alto della tabella, cioè al noto “Minimo di Dalton”, caratterizzato da due cicli molto deboli, intervallati da lunghi e profondi minimi. In questo caso, pur considerando le approssimazioni già citate in termini di sottostima dei SSN, si nota che la transizione 5-6 appare più profonda della 23-24 attorno al minimo ed in “salita”, ma non in “discesa”. Mentre invece, la transizione precedente, la 4-5, è paragonabile alla 23-24, anzi i SSN in “discesa” ed in “salita” possono essere considerati senz’altro nettamente superiori a quelli della transizione 23-24 in quanto sottostimati, come già detto.

Conclusioni

Già, che cosa si può concludere?

Si premette che già è difficile stimare ora il massimo del ciclo 24 disponendo di ben altri dati e strumenti che non tre SSN, figuriamoci solo utilizzando questi tre numeri!

Peraltro, David Hathaway lo scrive chiaramente in uno degli articoli pubblicati sul sito della NASA: per stimare con ragionevole attendibilità il valore di un massimo, occorre attendere che il minimo sia trascorso da almeno 2-3 anni; nel nostro caso ciò non avverrà prima dell’inizio del 2011.

Tuttavia, si può subito osservare che,

  • nessuna transizione di ciclo, dal 1798 in poi, risulta avere tutti e tre i SSN inferiori ai corrispondenti della 23-24;
  • solo due transizioni (la 5-6 e la 14-15) hanno almeno due SSN nettamente inferiori a quelli della 23-24 (il SSN in salita della 4-5 si ritiene sia un po’ sottostimato, data la sua “età”, e dunque probabilmente paragonabile o superiore a quello del 23-24);
  • solo il ciclo 6, dopo la transizione 5-6, appare caratterizzato, un anno dopo il minimo, da una ripartenza nettamente più debole di quella del ciclo 24;
  • infine, sebbene ciò abbia ad oggi un valore ancora piuttosto relativo, solo i due cicli del minimo di Dalton hanno un SSN (finale) massimo inferiore a quello (stimato) per il ciclo 24.

Se le conclusioni non vi soddisfano, aggiungetene senz’altro delle altre, insieme alle vostre osservazioni e, naturalmente, le critiche.

Fabio2

Nowcasting domenicale

11 luglio 2010 31 commenti

La regione 1087 da ieri prende il numero anche col Layman e col Nia’s count.

Tale AR è apparsa subito come una regione molto grande e con un ottima colalescenza magnetica, e le macchie per il momento presenti non le rendono giustizia, com del resato anche il solar flux che sembra essersi fermato intorno alla soglia degli 83 (valore aggiustato).

Poi è chiaro che può sempre succedere di tutto, e cioè formarsi una mega macchia con solar flux che rischizza sopra i 90 come nel mese di febbraio!

Ma la cosa che mi ha lasciato più per plesso ieri, sono stati i 2 principali centri di monitoraggio del Sidc, ossia Catania e Locarno.

Entrambi invece di segnalare un’unica regione come è giusto che fosse (e come hanno fatto anche al Noaa), ne hanno segnalate 2, con conseguente aumento del numero di wolf. Dato che non è nemmeno la prima volta che ciò accade, mi viene da pensare che i tecnici che fanno le rilevazioni nei sudetti osservatori, oltre a disporre di strumentazioni super moderne non sicuramente compatibili per una giusta continuità col passato, non sappiano neppure distinguere quali siano i fisiologici confini delle regioni solari!

Per segnalare da questa immagine

 2 regioni distinte, significa o essere ciechi o aver dei metodi di valutazione secondo il mio parere errati, o non avere proprio le basi per distinguere dove finisce una regione e ne inizia un’altra, o non sapere che esistono anche regioni complesse all’interno delle quali possono esserci coalescenze magnetiche atipiche e diverse!

Ed ecco in conclusione che un altro giorno che doveva avere un determinato SN, ne avrà uno non corrispondente alla realtà, e la continuità col passato, spiace ripeterlo per l’ennesima volta, se ne va sempre più a farsi benedire (per non usare altre parole)!

Simon

L’imminente Grande Minimo di Attività Solare (Seconda Parte)

9 luglio 2010 48 commenti

3. Cicli solari; origine fisica delle periodicità oltre il Ciclo di Hale.

Figure 4. Diagramma di Fase della tendenza di lungo periodo, per l’intervallo compreso tra il 1705 ed il 1880. Le linee verticali ed orizzontali attraversano le coordinate del “punto di transizione (10.34, 93.38) . La linea sottile nel diagramma di sinistra (1705-1724, ndr) corrisponde all’estremità ascendente del Minimo di Maunder. La linea spessa in entrambi i diagrammi corrisponde all’Episodio Regolare, del periodo 1724-1924. I versi di percorrenza sono sempre antiorari. I dati relativi ad aamin precedenti il 1844 sono un’estrapolazione di Nagovitsyn (2006).

La variabilità del comportamento solare presenta periodicità caratteristiche. Tra queste, le più importanti per il presente studio sono note come la periodicità di Hale (17 – 32 anni), la Lower Gleissberg (34 – 68 anni), la Upper Gleissberg (72 – 118 anni) e la Suess (De Vries) ( ≈ 205 anni) (per uno studio generale, vedere De Jager, 2005). Queste periodicità richiedono un’interpretazione fisica. Si nota che il Minimo breve tipo Dalton, verificatosi attorno al 1810, non compare nel ciclo di Gleissberg (vedere figura 4). Questa osservazione suggerisce che i minimi di Maunder e di Dalton abbiano origini fisiche differenti.

Perciò, si procede ad uno studio più approfondito delle periodicità solari e tramite questo studio di intende evidenziare le differenze tra le caratteristiche delle periodicità di sistemi vincolati (da legami energetici, come ad esempio quelli che legano protoni ed elettroni, oppure un pianeta ai suoi satelliti, ndr) e sistemi aperti, di sistemi lineari e sistemi non lineari. E’ necessario specificare le differenze per dare un’interpretazione fisica alle osservazioni. I modi di oscillazione di sistemi vincolati lineari e stazionari sono costituiti da funzioni armoniche; perciò qualsiasi oscillazione di questi sistemi è ben rappresentata dalla funzione base di Fourier. Ciò non è però vero per i sistemi non lineari con un confine non stazionario per i quali i modi di oscillazione cambiano con tempo, sia in termini di frequenza che di ampiezza. Per descrivere le oscillazioni in tale tipo di sistema è necessaria una cosiddetta “base function of compact support” (funzione i cui valori sono pari a zero o trascurabili al di fuori di un certo intervallo, ndr). Nel caso di variabilità solare gli eventi importanti sono quelli nei quali le periodicità dominanti cambiano bruscamente col tempo, il che avviene durante una transizione caotica. Ciò indica che, al momento di una transizione si verifica un brusco cambiamento in qualche condizione al contorno. Come conseguenza le modulazioni di ampiezza del ciclo delle macchie solari sono costituite da una successione di ‘episodi quasi-armonici’. Questi sono episodi durante i quali la modulazione dell’ampiezza del ciclo delle macchie solari è una sovrapposizione di modi di oscillazione i quali hanno ampiezze molto variabili ma lunghezze quasi costanti. Queste oscillazioni si chiamano ‘quasi-armoniche’.

La modulazione di ampiezza del ciclo di Hale può essere suddivisa in un ciclo e due modi quasi-armonici. Questi sono il ciclo di Gleissberg, come definito in Sezione 2, una oscillazione semi-secolare e la sua prima quasi-armonica e l’oscillazione bi-decadale (vedi Fig. 5), contenenti rispettivamente le periodicità temporali variabili nella banda Lower Gleissberg e Hale. Questi modi possono essere collegati alle parti simmetriche e asimmetriche, rispetto all’equatore solare, di un identico fenomeno, probabilmente le oscillazioni torsionali della tachocline. Oscillazioni torsionali dello strato convettivo sono state effettivamente osservate nei dati eliosismici (per una loro trattazione, vedere Howe, 2009). A causa della conservazione della massa e del momento angolare, essi devono essere visibili anche nel flusso meridiano (vedere ad es. Shibahashi, 2006).

Attribuire un’interpretazione fisica al ciclo – variabile – di Gleissberg è più difficile ma più probabilmente questo ciclo è un ciclo “inertial spin”, se esso appare avere il suo fondamento nelle vibrazioni della rotazione del nucleo interno e della zona convettiva (a causa della conservazione del momento angolare) nelle coordinate di riferimento inerziali.

Figura 5: le componenti simmetriche ed asimmetriche delle oscillazioni torsionali della tachocline come si possono vedere rispettivamente nelle oscillazioni semi-secolari (linea spessa) e bi-decadali (linea sottile). Queste si trovano nei dati di Fig. 5a. Nel 1620, 1788, 1880 e 1924 il percorso del ciclo di Gleissberg nel diagramma di fase è passato vicino all’origine (Duhau e De Jager, 2008) (esempi sono riportati in Fig. 3). Nel 1724 si verificò un improvviso calo di ampiezza del ciclo di Gleissberg, all’inizio di un Episodio Regolare (cfr. Figg. 3b e 6a).

Nel 1620 e nel 1924 il ciclo di Gleissberg è passato vicino all’origine e simultaneamente le oscillazioni semi-secolari e bi-decadali sono anch’esse passate lì vicino. In quei momenti il ciclo di Gleissberg ha improvvisamente incrementato la sua lunghezza e la sua ampiezza, evidentemente collegate rispettivamente ai Grandi Episodi di tipo M ed H. All’opposto, nel 1788 e nel 1880 il ciclo semi secolare fu forte e positivo. In quelle date il ciclo di Gleissberg il suo ciclo di ampiezza più debole, la quale è una caratteristica di un Episodio Regolare (cfr. Figg 3b, 5, 6a).

Nell’ambito dell’interpretazione suggerita dal presente articolo circa i tre modi della dinamo solare, si conclude che oscillazioni torsionali stabilizzano i movimenti del sistema costituito dallo strato tachocline-convettivo, portando ad un trasferimento di momento angolare in direzione latitudinale dal nucleo verso il tachocline.

Quanto appena suggerito conduce alla conclusione che, dopo una data transizione, l’ampiezza e la lunghezza del ciclo di Gleissberg dipendono fortemente dalla fase delle oscillazioni torsionali. Questa circostanza determina l’apparente evoluzione casuale della dinamo solare. Comunque, l’evoluzione della dinamo solare è determinata da una sequenza regolare di tre episodi quasi-armonici ben definiti, separati da transizioni caotiche molto brevi.

4. Previsione del prossimo Grande Episodio

In precedenza, si è presentata (Duhau e De Jager, 2009) una previsione di attività solare durante il ciclo di Schwabe numero 24, da poco iniziato. In quella previsione, si è indicato un massimo solare tardo (metà 2013) e debole (Rmax = 67). Questa attività solare notevolmente bassa fa sorgere la questione del comportamento dell’attività solare che ci si deve attendere nel lungo periodo. Per rispondere, si utilizza il diagramma di fase diagnostico, come descritto in Sezione 2. A titolo di correzione di uno studio precedente (De Jager e Duhau, 2009) si sono utilizzati i dati migliorati di aa per derivare migliori diagrammi di fase del ciclo di Gleissberg. Ciò viene presentato in Fig. 6 (sinistra) e mostra un comportamento significativo se comparato a quelli dei periodi precedenti, mostrati in Fig.4. Esso rappresenta una perfetta correlazione tra le componenti di lungo termine di Rmax ed aamin. Si nota che nell’anno 2009 il ciclo di Gleissberg cycle passa esattamente attraverso l’origine. In uno studio precedente degli stessi autori, si concluse che questo passaggio non sarebbe avvenuto (vedere Fig. 1 in De Jager e Duhau, 2009) e così fu previsto un Episodio Regolare, che sarebbe iniziato con un breve (circa mezzo secolo) minimo di tipo Dalton. Tuttavia, i nuovi dati inducono a prevedere un Grande Minimo. A rafforzare questa conclusione è il fatto che entrambe le oscillazioni, semi-secolare e bi-decadale, sono passate vicino all’origine nel 2009 (Figg. 5 e 6b). In più, come accaduto durante la transizione del 1924, il ciclo semi secolare passa attraverso il medesimo punto: (-0.045, 0.0) tre anni prima della data della corrispondente transizione (fig. 6 sinistra).

Fig. 6: Il notevole diagramma di fase del ciclo di Gleissberg per il periodo dal 1880 al 2009 (sinistra) e l’oscillazione semi-secolare per il periodo 1921-2009 (destra), ottenuti dalle nuove serie temporali omogeneizzate dell’indice geomagnetico aac (Lockwood et al. (priv. comm., 2009). I valori delle coordinate del punto di transizione sono stati sottratti dai dati normalizzati.

A supporto delle succitate conclusioni circa l’imminenza di un Grande Minimo si cita Makarov et al. (2010), i quali hanno mostrato che le latitudini di arresto (grosso modo le latitudini limite, superiore ed inferiore, del “butterfly diagram”, ndr) delle fasce di macchie solari gradualmente tendevano a decrescere durante le ultime decadi passate (cfr. Fig. 16 in De Jager e Duhau, 2010). Tale fenomeno fu interpretato dagli autori come una indicazione che un Grande Minimo potesse iniziare attorno al 2020 ~ 2030. La situazione attuale può essere comparata con quella attorno al 1620, quando il minimo di Maunder fu preceduto da cicli di Schwabe progressivamente sempre più deboli (cfr Fig. 2).

Il fatto che la porzione simmetrica delle oscillationi torsionali osservabili nella oscillazione semi secolare (vedere figura 5) abbia ancora una apprezzabile componente polare ( – 0.045 nT) indica che un campo iniziale (seed field) che punta verso sud è al livello della tachocline durante queste transizioni.

L’intensità del massimo solare che si verifica al termine di una transizione caotica dipende dal tipo di episodio che si sviluppa successivamente (De Jager e Duhau, 2009). Dopo la transizione del 2009 ci si aspetta si verifichi un episodio di tipo M oppure R. Perciò l’ampiezza del ciclo di Gleissberg sarà pari a circa tre volte quella precedentemente assunta. Pertanto ci si aspetta che il massimo del ciclo numero 24 sarà persino più debole rispetto alla previsione precedente, ovvero con un Rmax = 55.

5. Riassunto e conclusioni

Il sistema costituito dalla dinamo solare evolve secondo tre tipologie di episodi quasi-armonici, separati da brevi transizioni caotiche. Questi episodi sono ben rappresentati da una sovrapposizione di un ciclo e due modi quasi-armonici: il ciclo di Gleissberg, il semi-secolare e la propria prima quasi-armonica, le oscillazioni bi-decadali, attorno allo Stato di Transizione (Duhau e de Jager, 2008, De Jager e Duhau, 2009). Una transizione verso un Grande (M or H) Episodio si verifica solo quando i tre modi passano simultaneamente attraverso il punto zero (origine, ndr). In quel momento i movimenti dello strato tachocline-convettivo layer motions procedono secondo una simmetria nord/sud. Un’evidenza di tale moto è stata fornita dalle osservazioni di Mursula e Zeiger (2001), secondo cui il campo magnetico eliosferico si è modificato da simmetria verso nord a simmetria verso sud attorno al 1930, che rappresenta il termine della transizione iniziata nel 1924.

L’attività solare sta attualmente attraversando un periodo di transizione (2000 – 2013). Tale periodo sarà caratterizzato da un ciclo di Schwabe molto debole, che è iniziato da poco. A sua volta, questo ciclo precede un prossimo Grande Minimo, molto probabilmente di lunga durata.

I modelli di trasporto del flusso della dinamo (per una loro trattazione vedere Dikpati e Gilman, 2009) sembrano contenere tutti gli ingredienti necessari per effettuare simulazioni realistiche del comportamento della dinamo solar. Comunque, essi prevedono un ciclo solare numero 24 intenso (Dikpati et al., 2006), paragonabile a quelli verificatisi nel corso del recente Grande Massimo. Le osservazioni, invece, indicano che quell’episodio si è concluso (vedere De Jager e Duhau, 2010). Tali modelli assumono un’origine costante poloidale presso il bordo dello strato tachocline-convettivo. I loro risultati indicano che il fallimento di quel modello è dovuto al fatto che la condizione al contorno presso il bordo dello strato tachocline-convettivo cambia improvvisamente durante le transizioni, una possibilità che non è contemplata dai modelli di trasporto del flusso.

Tali condizioni al contorno che mutano durante le transizioni caotiche sono verosimilmente dovute ad un cambiamento improvviso dell’orientamento dei moti tachocline-convettivi con riferimento al campo residuo che si situa nel nucleo. Infatti, per far avviare il ciclo della dinamo, i modelli di trasporto del flusso della dinamo necessitano di un campo iniziale (seed field) presso il bordo dello strato tachocline-convettivo. Inoltre, un campo residuo sembra essere necessario per far sì che l’interno radiativo ruoti come un corpo rigido e le evidenze che questo campo sia orientato a sud sono state fornite fin da quando Cowling (1945) ne ha suggerito l’esistenza. (Per una sua trattazione si veda De Jager e Duhau, 2010; cfr. anche Mursula et al. 2001). La persistenza di un componente negativo del campo polare allo stato di transizione come riscontrato nel presente articolo, fornisce ulteriori elementi a queste conclusioni.

Ulteriori studi sulla fisica che suscita il ciclo di Gleissberg e delle oscillazioni torsionali dello strato convettivo osservato (per una loro trattazione vedere Howe, 2009) costituirebbero un notevole passo in avanti verso modelli di previsione dell’attività solare più attendibili.

Fonte: 

http://journalofcosmology.com/ClimateChange111.html

Fine

Fabio 2

Il Sole ora…

7 luglio 2010 66 commenti

Siamo prossimi al previsto allineamento planetario di cui parlai un anno fa circa, siamo di fronte ad un fenomeno che si verifica ogni 25226 anni considerati i periodi orbitali di Giove-Saturno-Urano, abbiamo già detto come questi pianeti giganti non abbiano alcuna influenza di tipo gravitazionale sul Sole da cui nessun effetto “mareale” visto che il Sole rappresenta oltre il 99% di tutta la massa del Sistema Solare, altro aspetto invece è quello elettromagnetico, infatti Giove ha un GMF planetario 14 volte più forte di quello solare, Saturno “solo” 7 volte più potente del Sole e Urano simile al Sole stesso.
A domanda esplicita il Prof. Svalgaard ha risposto che non può esserci interazione tra questi pianeti e il Sole ma i dati analizzati con attenzione dal compianto Prof. Timo Niroma dicono l’esatto contrario! Il passato perielio gioviano nel 1999 si verificò in corrispondenza di una diminuzione dell’attività solare:

http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/1999/ast16dec99_1/

Sarebbe bene dunque dire che ad oggi non esiste un modello matematico che sia in grado di valutare se e in che misura c’è una interazione elettromagnetica del Sole con i Supergiganti Gassosi, sebbene le interazioni tra campi elettromagnetici siano ben note e descritte dalla moderna fisica non c’è traslazione all’Astrofisica! Non essendoci quindi un modello matematico che offra un approccio di tipo probabilistico andiamo ad analizzare in maniera deterministica l’evento: abbiamo visto che per la nascita e l’affermazione di Superminimi occorre che Giove e Saturno siano in opposizione e che nei minimi profondi Giove è in perielio (Maunder’s minimum) mentre se Saturno è in perielio e Giove in Afelio si è avuto il Damon’s Minimum!
A questo punto del SC 24 è giunta l’ora di farsi alcune domande sulla prossima evoluzione del ciclo e prima di tutto chiederci: “Dove si piazzerà il Solar-MAX del SC24?”; “quanto questo Minimo ha di speciale?”.

E’ sotto gli occhi di tutti che dal mese di settembre 2009 qualche cosa è cambiato nell’attività solare, il SN è passato da 0 (Ago. 2009) a 4.2, 3 mesi con SN comunque inferiore a 5 (Settembre-Ottobre-Novembre) per poi iniziare un filotto di tre mesi Dicembre-Gennaio-Febbraio con l’SN che letteralmente “VOLA” e raggiunge il valore di 18.6 di SN per SIDC (addirittura 31 per il NOAA), è senza dubbio un Sole che sta dando segnali di ripresa e si potrebbe anche supporre che alla fine, dopo innumerevoli ritocchi e aggiustamenti, riunioni e congressi le previsioni di NOAA siano azzeccate con il Solar-MAX che si dovrebbe venire a trovare a metà del 2013.

Qui però vorrei ricordarVi alcuni fatti e dati che prontamente ora vengono ignorati dai grandi Scienziati americani e che al tempo della loro divulgazione furono utilizzati proprio da loro per avallare le loro previsioni, previsioni di un SC24 molto forte, tanto forte da mettere addirittura in pericolo gli apparati tecnologici che quotidianamente agevolano le nostre attività!
Se analizziamo esclusivamente i dati sull’attività magnetica del nostro Sole possiamo affermare che i primi giorni spotless che ci hanno portato nel minimo di Eddy si sono avuti nel 2004, lo stesso Prof. Hathaway scrisse in un suo POST sul sito NASA il prossimo avvento del solar min :
http://science.nasa.gov/headlines/y2004/18oct_solarminimum.htm
L’avvento del Solar Min. nel 2004 spinse il Prof. Hathaway a rilasciare le sue previsioni sul prossimo ciclo, il 24° Ciclo, con il suo metodo squisitamente deterministico inquadrò il Solar-Min negli anni 2006-2007 con consecutivo picco per il SC24 nel 2010!!!
Allo stesso tempo la Dott.ssa Masumi Dikpati rilasciò le sue previsioni, previsioni ottenute con un modello puramente probabilistico, avvalendosi dei dati sulle velocità dei flussi di plasma che compongono il Grande Nastro trasportatore solare nel 2006 prevedeva un SC24 Forte con una roadmap che indicava i primi mesi del 2011 come SolarMax.
Veniamo ora ai dati reali, alle variabili stellari misurate e al principale fenomeno che il Sole sta mettendo in campo: LA VIOLAZIONE SISTEMATICA DI TUTTE LE LEGGI EMPIRICHE DELLA FISICA SOLARE! Analizziamole una ad una!

1) La prima legge di Hathaway: utilizzata con successo per la previsione del SC23 e validata a ritroso per tutti i cicli solari in archivio ci fornisce sia le tempistiche del ciclo che la forza del medesimo intesa come SSN. Il metodo è assai semplice: dal primo filotto di giorni spotless ad almeno tre anni dal solar max si contino 2 anni, otteniamo così la data del Solar-Min, contando invece 6 anni dalla stessa data si ottiene il Solar-MAX. Dai questo calcolo si ottiene che il Solar-Min si sarebbe dovuto piazzare nel 2006-2007 e il Solar-MAX nei primi mesi del 2010 con una intensità di ciclo piuttosto alta visto che il filotto spotless avveniva solo 4 anni dopo il Solar-MAX del SC23 avutosi nell’aprile 2000. Sappiamo tutti poi come queste previsioni siano state via-via limate in intensità e il SC24 allungato nella sua durata.

2) La seconda legge di Hathaway:  e’ più un enunciato che una vera e propria legge, dice che solo durante i periodi di intensa attività solare le AR riescono a dare SunSPot per più di un giro di stella, per il SC23 fu la 9393 ad “aprire le danze” a un anno esatto dal MAX del SC23, per il SC24 abbiamo assistito proprio nei Mesi-Dicembre2009-Febbraio 2010 a ben tre AR che generarono macchie per oltre un giro di Stella.

3) La legge di Spoorer, enuncia testualmente: durante i primi periodi del SC le AR si formano ad alta latitudine, oltre i 35-40° N/S, con il Proseguimento del ciclo le AR si abbassano fino ad entrare nella fascia 20° N/S.

4) La legge di Hale: regola la polarità delle coppie magnetiche per le AR, per il SC24 sono S-N per l’emisfero Nord, N-S per il Meridionale; è ammessa una certa tolleranza di “AR invertite” che è stimata mediamente nel 2-3%, tolleranza spesso menzionata dal Prof. Svalgaard per giustificare e minimizzare la inusuale quantità di AR-Reversed che è prossima al 6%.

5) La legge empirica di Joy, o legge del vettore trail-loco: esisteva fino a pochi mesi fa una pagina del sito SOLIS USA dove veniva spiegata nel dettaglio e costituiva anche uno spunto per i Prof. di Liceo come esercizio per gli studenti, era esemplare  come questa legge empirica aveva una correlazione (parametro R nel processo di regressione lineare) sorprendente, con R di poco inferiore a 1 per tutti i cicli solari per i quali esistono immagini del Continuum o meglio dei magnetogrammi.

Circa un anno fa scrissi un articolo su questa legge senza però sapere che esisteva già, che era già uno strumento nelle mani dei Fisici Solari, solo in un secondo momento un caro amico Fisico mi fece vedere che la mia intuizione era corretta, corretta al punto tale che costituiva una legge empirica appunto!!!
Enunciamo finalmente questa legge: esiste una correlazione perfetta tra inclinazione del vettore trail-loco (il vettore che idealmente unisce i core Nord-Sud di una AR) rispetto all’Equatore solare e la latitudine a cui la AR si trova, se una AR si trova a 30° N deve avere una inclinazione di 30°; nell’esercizio per gli studenti menzionato all’inizio di questo punto veniva costruita una statistica completa tra le AR dal SC19 al SC22 e si osservava come la correlazione tra inclinazione e latitudine sia invidiabile con un R prossimo a 1. Il fatto è però che in questo SC24 spesso il Sole ha proposto alcune AR con latitudine anche di 20-25° ma con inclinazione del vettore trail-loco di circa 6-7°!!! Ora a chi credere, vogliamo fare finta di niente o cercare di analizzare a fondo questo fenomeno? E’ ovvio che la risposta è la seconda ma per motivi di brevità sto già preparando un POST dedicato alla trattazione di questo cruciale punto che, a mio avviso è una importante chiave di lettura per la road-map del SC24.

Siamo davvero fortunati ad avere la possibilità di potere vivere una esperienza così stimolante!!!

ALE

L’imminente Grande Minimo di Attività Solare (Prima Parte)

5 luglio 2010 48 commenti

Premessa

Il testo seguente è una traduzione di un articolo apparso di recente sul Journal of Cosmology, http://JournalofCosmology.com. Scopo della traduzione è esclusivamente quello di far conoscere il contenuto dell’articolo a chi non ha particolare dimestichezza con l’inglese, in particolare con la terminologia scientifica. Non conosco gli autori, tuttavia la fonte mi è parsa seria. Le argomentazioni non sono facili da comprendere, occorrono buone conoscenze di matematica e fisica. Le conclusioni sono invece ben comprensibili e nette. Lascio comunque a voi valutare, sperando che la traduzione sia sufficientemente fedele al testo originale da non averne modificato il senso. Ho lasciato i riferimenti contenuti nella sezione delle referenze, che potete trovare al link presente a fine articolo, qualora voleste approfondire il tema.

Fabio2

Riassunto

Di seguito si riportano in sintesi recenti scoperte circa le periodicità della tachocline (fascia interna alla superficie della nostra stella) solare e le loro interpretazioni fisiche. Queste ci portano a concludere che la variabilità solare sta attualmente entrando in un Grande Minimo, che è un episodio di attività solare molto bassa, di durata non inferiore ad un secolo. Conseguenza di ciò è un aggiornamento della nostra precedente previsione sulla forza del presente ciclo di Schwabe (n. 24). Il massimo sarà ritardato (metà 2013) con un sunspot number pari a 55.

1. Introduzione

Si ritiene che l’attività solare sia associata al cambiamento climatico (De Jager and Duhau, 2009; De Jager et al., 2010; Miyahara et al., 2010). L’attività delle macchie solari può essere riassunta nei due emisferi solari ed esse appaiono fluttuare secondo cicli di 11 anni (cicli di Schwabe, ndr). Comunque, episodi prolungati di ridotta attività delle macchie solari, come il Minimo di Maunder (così nominato in onore dell’astronomo solare Edward W. Maunder), erano collegati con chiarezza ad un episodio di estremo raffreddamento ed inverni caratterizzati da freddo pungente in Europa e Nord America, noto come la “piccola era glaciale.”

Figura 1. Una macchia del ciclo 23 (presso l’equatore) e la prima macchia del ciclo 24 (in alto). (4 Gennaio 2008). (Ad onor del vero, David Hathaway aveva riconosciuto come appartenente già al ciclo 24 una macchia apparsa nel 2006, ndr)

Le previsioni del massimo “sunspot number” (Rmax) per l’attuale ciclo 24 spaziano da valori estremamente elevati, attraverso valori intermedi, fino a valori estrememente piccoli (si veda De Jager and Duhau, 2009). Le previsioni di quest’ultimo tipo possono condurre ad un altro episodio di Grande Minimo (Miyahara et al., 2010).

Le previsioni contrastanti possono essere dovute alla possibilità che, attualmente, il sistema della dinamo sia sottoposto ad una transizione caotica dal Grande Massimo del 20° secolo ad un altro regime (Duhau, 2003; De Jager and Duhau, 2009).

Specificamente, sebbene i suoi meccanismi di dettaglio siano sconosciuti, la dinamo solare genera il campo magnetico del Sole tramite una corrente elettrica circolare che fluisce in profondità all’interno della stella. Il plasma solare è un ottimo mezzo conduttore (di elettricità, ndr). Nella tachocline, circa 200.000 km sotto la superficie, in presenza di un “seed field” (campo magnetico iniziale, ndr), si generano correnti a livelli dove differenti latitudini del Sole ruotano a velocità differenti, mentre interagiscono con moti convettivi che hanno origine in profondità, così amplificando forti campi magnetici (come specificato dalle leggi della magnetoidrodinamica). Come il ciclo delle macchie, la dinamo solare si inverte ogni 11 anni, e questo innesca dell’attività solare. Si ritiene che, durante il Minimo di Maunder, la rotazione del sole possa aver rallentato. Perciò, il comportamento futuro delle macchie dipende in larga misura dallo stato della dinamo solare durante la transizione (Lorentz, 1993).

Figura 2. Variazioni dell’attività solare che evidenziano il Minimo di Maunder.

Un metodo per predire il prossimo Grande Episodio, basato su precedenti risultati riguardo i modi di oscillazione della dinamo solare (riassunti in De Jager e Duhau, 2010) è stato introdotto da de Jager e Duhau (2009). Uno dei risultati è il riconoscimento di una transizione dal Grande Massimo del 20° secolo ad un altro Grande Episodio. Questa transizione è iniziata nel 2000 e ci si attende si concluda nel 2013 (2000 e 2013 sono rispettivamente l’anno del massimo del ciclo 23 ed il previsto anno del massimo del ciclo 24, ndr).

Basata sulla metodologia menzionata sopra e utilizzando nuovi dati per l’indice geomagnetico aa, si prevede che un Grande Minimo sia imminente. Di conseguenza, si prevede un prolungato periodo di relativo raffreddamento globale. Si descrivono di seguito i relativi meccanismi.

2. Variabilità solare e il Diagramma di Fase.

La variabilità solare è dominata dalle due principali componenti del campo magnetico solare: i componenti toroidale e poloidale del campo magnetico del tachocline, che è uno strato di spessore pari a circa 30.000km, situato grosso modo a 200.000km sotto la superficie solare. Poiché questi campi interni non sono direttamente osservabili, mentre le osservazioni dirette dei campi equatoriale e polare sono disponibili solo per un periodo di tempo limitato, si necessita di approssimazioni per queste componenti di campi magnetici.

Un’approssimazione per la forza del campo magnetico toroidale è Rmax, il numero massimo di macchie in cicli di Schwabe successivi (Nagovytshin, 2005); cfr. Fig.3a. Con riferimento al componente del campo poloidale, è stato suggerito da Russell (1975), Russell e Mulligan (1995), e Duhau e Chen (2002), che un’approssimazione per la forza del campo poloidale massimo è aamin,, il valore minimo del componente magnetico aa. I dati di aa sono basati su misure simultanee della forza del campo terrestre a Greenwich (UK) e Adelaide (Australia). La prima serie, dal 1868 (Mayaud, 1975), fu estesa fino al 1844 (Nevanlinna e Kataja, 1993), mentre dati migliori, a partire dal 1868, sono stati forniti da Lockwood (priv.com.), cfr. Fig. 3b.

Fig. 3. Valori di Rmax dal 1610 (a) e aamin dal 1844 (b). I dati di Rmax da prima e dopo il 1705 sono rispettivamente il numero di Wolf e il cosiddetto “Group Sunspot Number” (Hoyt and Schatten, 1998; Rg sunspot number dei gruppi di macchie, ndr), mentre i dati di aa sono forniti da Nevanlinna e Kataja (1993) e Lockwood (priv. comm.). Le linee orizzontali sono le coordinate del punto di Transizione (vedi testo). Gli incroci rappresentano rispettivamente: (a) i valori previsti per il massimo del ciclo 24 (67 ± 17) e (b) the precedente indice geomagnetico aamin (9.8 ± 1.2) nT (previsione di De Jager e Duhau, 2009). I triangoli in (a) e (b) sono rispettivamente il nuovo valore previsto di Rmax per il ciclo 24 (vedere sezione 4) e il valore medio annuo osservato di aamin centrato a metà del 2009 (8.7 nT). M, R ed H si riferiscono ai tipi di Grandi Episodi che si verificano tra gli anni indicati dalle linee verticali. D si riferisce al Minimo di Dalton.

Per lo studio della storia della tachocline solare ha senso esaminare la variazione simultanea e la mutua dipendenza delle due approssimazioni. In quel senso, Duhau e Chen (2002) hanno introdotto un diagramma di fase nel quale Rmax è rappresentata come una funzione di aamin. Il suo studio conduce ad una interessante conclusione: appare (Duhau e Chen, 2002; Duhau e De Jager, 2008) che, al momento della transizione da un Grande Episodio ad un altro, le due approssimazioni assumono valori ben definiti che sono chiamati “Punto di Transizione”. Questo punto si ricava dal comportamento (vedi Figg. 3a e 4) di un componente di lungo periodo, definito come la somma della tendenza lineare e le periodicità delle componenti di “wavelet” (funzione per la rappresentazione di serie temporali,che può essere scomposta in un certo numero di funzioni elementari, ndr) nelle parti superiori delle bande di Gleissberg e Suess (de Vries).

Nella figura 3a viene mostrata una sequenza completa dei tre tipi di Grandi Episodi che si sono alternati durante l’ultimo millennio (Duhau e de Jager, 2008). Questi episodi sono il Grande Minimo (M: 1620 – 1724), le Oscillazioni Regolari (R: 1724 – 1924) e il Grande Massimo (H: 1924 – 2009). Durante questi tre periodi Rmax e aamin erano rispettivamente sotto, oscillando intorno, e sopra il livello del punto di transizione. Come si vede nel diagramma di fase (Fig. 4), la variazione di lungo termine è costituita da una successione di ellissi chiuse attorno al punto di transizione. Questo ciclo secolare è chiamato il ‘Ciclo di Gleissberg’.

Fine prima parte

Fabio 2

Domenica 4 luglio 2010: E allineamento fu!

4 luglio 2010 49 commenti

Vi ricordate questo famoso articolo scritto da Ale un anno fa:

https://daltonsminima.wordpress.com/2009/06/29/risonanze-orbitali-la-parola-alleclittica-super-minimum-in-arrivo/

Ebbene ci siamo, il 4 luglio è arrivato!

In questi mesi abbiamo visto gli effetti tangibili di questo allineamento planetario che si pensa possa essere la causa principale dei super minimi stile Maunder, in cui proprio per l’interazione combinata tra i giganti gassosi ed il sole, si verrebbe a creare un disturbo capace di inibire la formazione delle sunspots e quindi del campo magnetico della nostra stella. Dicevo che abbiamo già visto all’opera questo fenomeno con l’ormai famoso “recinto di Carrington”, una specifica area della superficie solare in cui le macchie comparivano con più facilità, ed ora si stima che proprio da oggi questo recinto si chiuda completamente, inibendo quasi del tutto la formazione delle macchie appartenenti al ciclo 24.

Abbiamo anche annotato altri due fattori importanti, ovvero la comparsa di AR via via a latitudini sempre più basse e di numerose macchie a polarità invertita, l’ultima fra tutte proprio l’attuale 1084 che ha già resistito ad un giro completo del sole e che sembrerebbe inibire la formazione di macchie del nuovo ciclo!

Come potete vedere dal magnetogramma Gong infatti, nel sole attualmente sono presenti 7-8 AR che solo fino a pochi giorni fa avevano fatto pensare ad alcuni utenti di NIA che il sole stavolta si stava svegliando per davvero…nulla di più sbagiato!

Tra queste, solo la 1084 è stata capace di generare una macchia, tra l’altro nata come AR a polarità dispari, mentre ora non si riesce più a distinguere la sua origine magnetica, perchè il nero ha completamente preso il posto anche del bianco!

Ma come già scritto sopra, è molto probabile che questa AR appartenendo ad un ciclo dispari (25) sia riuscita a bloccare la formazione di tutte le altre regioni con polarità pari (24).

Insomma, una cosa è certa: il sole non smette più di stupirci, basta vedere anche il valore del flusso solare fermo ormai da giorni a 75-76! (valori da minimo)

Cosa aspettarci nell’immediato futuro?

Se la teoria dell’allineamento planetario sposata da tanti studiosi, tra cui anche dal compianto prof Timo Niroma fosse veritiera, dovremmo attenderci mesi e mesi di assenza quasi totale di macchie solari, e questo fu quello che accadde di certo nei super minimi passati, quando però non esistevano centri ultra moderni come ovviamente esistono oggi!

Quindi come sempre, un occhio al solar flux e l’altro al nia’s count, l’unico conteggio in grado di garantire una certa cotinuità con i minimi importanti del passato…è quindi superfluo che vi dica che questi per Sidc e Noaa non saranno di certo mesi spotless o con bassi valori di SN, come invece sarebbero stati 200 anni fa!

Stay tuned, Simon

Dati solari di Giugno ai raggi x

1 luglio 2010 39 commenti

E’ terminato anche il mese di giugno e l’attività solare non è ancora decollata.

Per il Noaa il mese chiude a 17.9, per il Sidc a 12.1 (dato non ancora ufficiale) e per il Nia’s count a 5.8.

Qui invece i dati da gennaio a giugno:

https://daltonsminima.wordpress.com/dati-sole-in-diretta/

Il solar flux invece continua il suo trend al ribasso, giugno chiude a 74.80 (dato ancora non ufficiale) contro maggio che chiuse a 75.26.

Questa volta quindi anche per il Nia’s count, non c’è stata piena correlazione tra il flusso solare ed il SN, ma trattasi davvero di poca divergenza, sicuramente molto più contenuta rispetto alla differenza con il valore mensile del Sidc!

D’altronde come già detto più volte, non è così automatica la correlazione tra andamento del solar flux e del SN.

Quello che emerge comunque è che anche nel mese appena conclusosi la nostra stella non ha ancora imboccato la strada di una convinta ripartenza, ed il flusso solare è ormai da 5 mesi (febbraio 2010-82.70 — giugno 2010-74.80) che mostra un trend al ribasso!

I giorni spotless per il sidc sono stati solo 2, ma siamo certi che sarebbero stati molti di più nel passato come si evince dal Nia’s count:

https://daltonsminima.wordpress.com/nias-sunspot-number/

Una nota particolare sempre per il flusso solare aggiustato: è dall’8 di maggio che non raggiunge più quota 80, e quindi tra poco più di una settimana faremo 2 mesi!

Questo è sicuramente un dato molto importante, soprattutto per il fatto che di AR ce ne sono state nel sole, ma in assenza di macchie consistenti, il solar flux fatica a salire! E ciò cozza un pò con la teoria di L&P che mi pare di ricordare che affermi che se da una parte le macchie diverranno sempre meno visibili, dall’altra però il flusso solare continuerebbe la sua ascesa. Ricordo a tutti che di fatto la teoria di cui sopra non ha niente a che vedere con quella degli allineamenti planetari, per bocca non solo degli stessi L&P che l’hanno postulata, ma anche per tutti i maggiori fisici solari che stanno dando credito ai due studiosi, Svalgaard su tutti. Quindi o ha ragione una o l’altra, o perchè no, nessuna delle due!

L’unica cosa certa, è che un altro mese è finito ed il nostro sole non sembra avere ancora alcuna intenzione di svegliarsi sul serio…

stay tuned, Simon

UPDATE: CHE SCANDALO!

E’ USCITO IL RESOCONTO MENSILE DEL SIDC E METTONO 13.5 CONTRO I 12.1 CALCOLATI IN PRECEDENZA!

http://sidc.oma.be/products/ri_hemispheric/

CIOE’ PER IL SIDC GIUGNO HA CHIUSO SOPRA A GENNAIO CHE AVEVA AVUTO UN SOLAR FLUX DI 78.65 CONTRO I 74.80 DI GIUGNO!

QUESTI CONTEGGI SPIACE DIRLO, MA NON VALGONO PIU’ NULLA ORMAI, AL PARI DI QUELLI DEL NOAA!