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Cosa c’è di sbagliato nel Sole? (1ª Parte)

21 giugno 2010 46 commenti

Immagine del Sole ottenuta col SDO

Le macchie solari vanno e vengono, ma recentemente per lo più se ne sono andate. Per secoli, gli astronomi hanno registrato l´emergere di queste macchie scure sulla superficie solare, solo per vederle scomparire nuovamente dopo pochi giorni, settimane o mesi.
Ma negli ultimi due anni, le macchie solari sono state in parte mancanti. La loro assenza, la più prolungata da quasi cento anni, ha preso gli osservatori del Sole di sorpresa. “Questo è un comportamento solare che non abbiamo visto a memoria d’uomo”, dice David Hathaway, fisico della NASA.
Il sole è sotto controllo come mai prima grazie a una flotta di telescopi spaziali. I risultati ci hanno fatto vedere un Sole piú da vicino sotto una nuova “luce” cosí come la sua influenza sulla Terra. Le macchie solari e altri indizi indicano che l’attività magnetica del sole è in diminuzione e che il sole può anche essere in una fase di profondo declino. Insieme ai risultati, questi indizi ci dicono che qualcosa di profondo sta accadendo all’interno del sole. La grande domanda è cosa?

La posta in gioco non è mai stata così alta. I gruppi di macchie solari preavvisano le gigantesche tempeste solari che possono scatenare un miliardo di volte più energia di una bomba atomica. I timori sono che queste eruzioni solari giganti potrebbero creare il caos sulla Terra, e anche le controversie sul ruolo del sole nel cambiamento climatico, ci indicano l´urgenza di nuovi studi. Quando la NASA e l’Agenzia spaziale europea hanno lanciato il SOHO quasi 15 anni fa, ” la comprensione del ciclo solare non era uno dei suoi obiettivi scientifici “, afferma Bernhard Fleck, scienziato della missione. “Ora è una delle questioni chiave”.
Il Sole si ta comportando male.

Le macchie solari sono le finestre dell’anima magnetica del sole. Qualsiasi modifica del numero delle macchie solari riflettono i cambiamenti all’interno del sole. “Durante questa transizione, il sole ci dà un assaggio vero e proprio del suo interno,” dice Hathaway.

Ecco un bel video del Sole:

http://brightcove.newscientist.com/services/player/bcpid1873822884?bctid=90892143001

Quando il numero di macchie solari cade alla fine di ogni ciclo di 11 anni, le tempeste solari si spengono e tutto diventa molto più calmo. Questo “minimo solare” non dura a lungo. Entro sei mesi o un anno al massimo, le macchie e le tempeste iniziano un crescendo verso il nuovo prossimo massimo solare.

C’è di speciale in questo ultimo cambiamento di ciclo il fatto che il sole sta avendo problemi con l’avvio del ciclo. Il sole ha cominciato a calmarsi a fine 2007, così nessuno si aspettava molte macchie solari nel 2008. Ma i modelli di computer avevano previsto che quando le macchie sarebbero ricomparse lo avrebbero fatto con grande forza. Hathaway pensava che il ciclo solare 24 sarebbe stato “pazzesco”: più macchie solari, piú tempeste solari e più energia nello spazio. Altri avevano predetto che sarebbe stato il ciclo record come attivitá.
Il problema é stato che nessuno ha detto al Sole di queste previsioni secondo cui il ciclo 24 avrebbe dovuto avere un record della sua attivitá.

Il primo segno che la previsione era sbagliata è venuto quando anche il 2008 si è rivelato più tranquillo del previsto. Quell’anno, il sole é stato senza macchie per 73% del tempo, un calo estremo anche per un minimo solare. Solo il minimo del 1913 è stata più pronunciato, con l’85% senza macchie. Ma a differenza del 1914 quando é ricominciata la normale attivitá, il 2009 é arrivato e i fisici si aspettavano la ripresa del Sole. E invece l´attivitá ha continuato a languire fino a metà dicembre 2009, quando un grande gruppo di macchie solari é finalmente emerso. Finalmente si sono detti in molti é ripartito. Un ritorno alla normalità? Non proprio.

Anche con il ciclo solare “ripartito” il numero di macchie solari è stato finora ben al di sotto delle aspettative. Qualcosa sembra essere cambiato all’interno del sole, qualcosa che i modelli non hanno anticipato. Ma che cosa?

L’alluvione di osservazioni dallo spazio e i telescopi terrestri suggeriscono che la risposta sta nel comportamento dei due nastri trasportatori all´interno del Sole che permettono al magnetismo di “uscire” verso la superficie. In media ci vogliono 40 anni per i nastri trasportatori per completare un circuito.

Quando il team di Hathaway guardò le osservazioni per scoprire dove i loro modelli erano sbagliati, hanno notato che i flussi di gas verso la superficie del Sole sono stati accelerati dal 2004.

La circolazione in profondità del sole racconta una storia diversa. Rachel Howe e Frank Hill National Solar Observatory di Tucson, in Arizona, hanno utilizzato le osservazioni dei disturbi di superficie, causati dall´equivalente delle onde sismiche nel Sole, e hanno dedotto le condizioni interne del Sole. Analizzando i dati a partire dal 2009, hanno trovato che mentre i flussi di superficie avevano accelerato, quelli interni avevano rallentato andando a “passo d’uomo”.

Questi risultati hanno gettato i modelli computerizzati dell´andamento del sole nel caos. “E ‘certamente impegnativo per le nostre teorie”, spiega Hathaway, “ma la cosa si faceva bella e interessante.”

Non è solo la nostra comprensione del sole che si trova a beneficiare di questo lavoro. Anche la misura in cui l’evoluzione dell´attività del sole può influenzare il nostro clima è estremamente preoccupante e molto controversa. Ci sono coloro che cercano di dimostrare che la variabilità solare è la causa principale dei cambiamenti climatici, un’idea che avrebbe lasciato gli esseri umani e il loro gas ad effetto serra fuori dai guai. Altri sono ugualmente evangelici nella loro affermazioni che il sole ha solo un minuscolo ruolo nel cambiamento climatico.

Se questa controversia potrebbe essere risolta da un esperimento, la strategia ovvia sarebbe quella di vedere che cosa succede quando si spegne una delle cause potenziali dei cambiamenti climatici e lasciare l’altro da solo. Il crollo esteso dell´attività solare di questi ultimi due anni potrebbe essere proprio il giusto tipo di prova, nel senso che ha modificato notevolmente la quantità di radiazione solare che bombarda il nostro pianeta. “Come esperimento naturale, questa è la migliore cosa che poteva accadere”, dice Joanna Haigh, un climatologo presso l’Imperial College di Londra. “Ora dobbiamo vedere come reagisce la Terra.”
E questo lo vedremo in un prossimo articolo.

SAND-RIO

Uscite le nuove previsioni di Hathaway di marzo 2009

10 marzo 2009 2 commenti

marzo-2009Fonte grafico: http://solarscience.msfc.nasa.gov/images/ssn_predict_l.gif

Emergono delle altre seppur leggere differenze con l’aggiornamento di febbraio. Nello specifico infatti si ha:

Il 4 marzo 2009 il Dr. David Hathaway ha rilasciato una nuova  previsione  di sunspot per il mese di marzo 2009, che comprende Sunspot dati fino alla fine di febbraio 2009. La previsione di febbraio 2009 era rimasta uguale a quella di gennao, mentre con la nuova di marzo Hathaway ha modificato qualcosina: il massimo per ciclo solare 24 è stato spostato indietro di  ulterior 3  mesi, cioè da ottobre-novembre 2012 al gennaio-febbraio 2013. Mentre il numero previsto di Sunspot durante il massimo solare è stato ridotto da 104,9 a 104,0.

Qui sotto si vede bene la differenza tra le previsioni di febbraio e marzo:

Cycle 24 Sunspot Number Prediction (February 2009)  
Anno Mese 95% 50% 5% 
2012 07 128.0 104.0 80.0 
2012 08 128.5 104.5 80.5
2012 09 128.8 104.8 80.8
2012 10 128.9 104.9 80.9
2012 11 128.9 104.9 80.9
2012 12 128.8 104.8 80.8
2013 01 128.5 104.5 80.5
2013 02 128.1 104.1 80.1

Cycle 24 Sunspot Number Prediction (March 2009) 
Anno Mese 95% 50% 5% 
2012 10 126.9 102.9 78.9
2012 11 127.4 103.4 79.4
2012 12 127.8 103.8 79.8 
2013 01 128.0 104.0 80.0
2013 02 128.0 104.0 80.0 
2013 03 127.9 103.9 79.9
2013 04 127.7 103.7 79.7
2013 05 127.3 103.3 79.3

 A causa di  queste ulteriori modifiche da parte della NASA, la differenza con la previsione “alta” dell’ SWPC  (NOAA)  diviene ancor più significativa. ( 139 Noaa-104 Nasa)  Ci si aspetta  di vedere ulteriori cambiamenti da entrambe le parti, sia NASA che SWPC nel corso dei prossimi mesi. E’ curioso notare come ad ogni revisione mensile della NASA, ci si avvicini sempre più alle previsioni del Dr.Svalgaard che prevede un massimo di 75+/-30 SSN!

SIMON

Su alcuni metodi di previsione dell’attività solare (parte seconda)

4 marzo 2009 4 commenti

 I metodi geomagnetici, esposti nella parte prima presentano alcune difficoltà, come abbiamo sottolineato. In questa seconda, analizzeremo altri tre metodi di previsione sull’attività solare, facendo emergere anche qui i limiti in cui questi incorrono.

 Metodo di Schatten

Il metodo, fondato sull’intensità del campo magnetico dipolare, fu utilizzato per la prima volta da Schatten e da altri suoi collaboratori (1978). Egli osservò che le intensità del campo magnetico solare, misurate ai poli geografici del sole, eseguite vicino ad un minimo solare, potevano essere utilizzate per prevedere l’ampiezza del seguente massimo. Hathaway riporta una previsione determinata nel 2005 da Svalgaard e Cliver, due eminenti fisici solari, utilizzando questo metodo. Costoro prevedono un ciclo debole, il più debole degli ultimi cento anni, pari a un numero massimo di macchie di 75±30 (osserviamo che l’errore su tale previsione è stato corretto da Hathaway, in quanto i due avevano fornito il valore di 75±8). Questo metodo presenta alcune debolezze che lo stesso Hathaway ci fa notare: «Un problema di questa tecnica è che abbiamo i dati del campo polare solo degli ultimi tre cicli. Un secondo problema è la mancanza di indicazioni su quando le misure polari devono essere fatte». Il metodo di Schatten non è ancora pienamente testato e presenta lo stesso problema dei metodi geomagnetici: i campi magnetici polari devono essere misurati vicino al minimo del ciclo solare, ma come individuarlo è un problema, specialmente di fronte a questo minimo prolungato.

Metodi fondati su modelli dinamo solari

 Gli astrofisici per fare previsioni sull’attività del sole utilizzano anche metodi che si fondano sui cosiddetti modelli dinamo, con tale termine si intende il processo fisico che genera il campo magnetico solare, che come ben sappiamo è la causa determinante della formazione delle macchie solari. L’importanza di tali modelli non è solo nella capacità predittiva di un nuovo ciclo, ma anche nella comprensione stessa del funzionamento della nostra stella come di altre nell’Universo. Ci soffermeremo su due modelli in particolare, ma eviteremo di entrare in dettaglio in quanto troppo complessi.

 a) Metodo di Diptaki e altri

Questo metodo, utilizzato da Diptaki, De Toma e altri nel 2006, è fondato su un modello dinamo dominato da un flusso meridionale ed usa i dati sulle dimensioni e sulla posizione delle macchie per predire l’attività di un ciclo successivo. Essi sono riusciti con questo metodo a riprodurre l’intensità dei cicli solari dal 12 al 23 con una notevole precisione e prevedono per il 24 un ciclo forte, pari a 165±15 come massimo numero di macchie. Come ci indica Hathaway, anche tale metodo non è esente da alcuni problemi: 1) Diptaki e altri hanno utilizzato dei dati sulle dimensioni del ciclo 20, aumentate di un valore pari al 20%, e sono riusciti a prevederlo con una buona precisione, tuttavia i cicli successivi sono stati previsti accuratamente nonostante l’errore nell’input dei dati; 2) Il modello suppone che il flusso meridionale di plasma (gas ionizzato) sia costante nel tempo, il che non è sempre vero; 3) Sappiamo che all’inizio di un ciclo solare le macchie compaiono ad una latitudine di 35º per poi spostarsi linearmente a 5º alla fine degli undici anni del ciclo. Una migliore rappresentazione dello spostamento delle macchie sarebbe una traiettoria parabolica da 25º a 8º.

b) Metodo di Choudhuri e altri

Questo metodo proposto da Choudhuri, Chatterjie e Jiang nel 2007 è basato su un modello dinamo dominato dalla diffusione e ha portato a prevedere un ciclo 24 molto debole con numero massimo di macchie pari a 75±30. Vediamo alcuni problemi che presenta: 1) Il modello dinamo proposto da Choudhuri e altri fornisce cicli di 14 anni. Essi hanno dovuto, pertanto, modificare i parametri per cicli di 11 anni, ma non hanno indicato in che modo questi cambiamenti potessero influenzare altri aspetti del loro modello; 2) Nel loro modello usano i dati sull’intensità dei campi magnetici polari, quindi hanno solo tre cicli per un confronto. È interessante far notare come i promotori di questi due metodi abbiano avuto un’accesa discussione per difendere i loro modelli dinamo e le previsioni fornite sul nuovo ciclo solare.

Riepiloghiamo tutte le previsioni sul ciclo 24 fornite da questi metodi:

Metodi geomagnetici: 105±30 (valore che è la media di quello ottenuto dal metodo di Feynman e Thompson ricavato da Hathaway);

Metodo di Schatten:75±30 (previsione fornita da Svalgaard);

Metodo di Diptaki: 165±15;

Metodo di Choudhuri: 75±30.

Domanda: Il nuovo ciclo sarà forte, debole o intermedio? Come potrete notare non c’è una risposta univoca da parte degli astrofisici, ma il tutto dipende da quanta importanza dà ogni ricercatore a un determinato metodo. In questi due articoli ci siamo soffermati solo su alcuni dei metodi di previsione dell’attività solare, ma ve ne sono tantissimi altri che potrebbero essere analizzati. Questo nuovo ciclo potrebbe farci capire quali di questi potrebbero essere affidabili e quali meno e per quanto riguarda quelli fondati su modelli dinamo, aiutarci a eliminare quelli errati, per poter comprendere meglio il funzionamento della nostra amata stella.

 Fonti: http://www.iiap.res.in/ever/PDF/arnab_evershed.pdf

http://192.211.16.13/z/zita/articles/Dik06GRLMar.pdf

http://www.leif.org/research/Cycle%2024%20Prediction%20Lund.pdf

http://solarscience.msfc.nasa.gov/presentations/20090207Astrofest_SunspotCycle.ppt.

Scritto da Angelo

Intanto anche il Noaa sposta ancora la ripartenza del ciclo 24…

25 febbraio 2009 Commenti disabilitati

swpc_sunspot_022409-520

Questo è stato addirittura modificato ieri, mentre ecco cosa prevedevano a dicembre 2008

swpc_sunspot_010309-520

Fonte grafici: www.wattsupwiththat.com

 

Le differenze tra i 2 grafici sono le seguenti…(secondo me non sanno più che pesci pigliare…)

 

 

  • SSN at Solar Maximum for the High Prediction was changed from 140 to 139.
  • SSN at Solar Maximum for the Low Prediction was unchanged at 90.
  • Solar Maximum for the High Prediction was moved back 5 months from Sep.-Oct. 2011 to Feb. 2012.
  • Solar Maximum for the Low Prediction was moved back 5 months from Jul.-Aug. 2012 to Dec. 2012.
  • The near-term predictions were made to dovetail with current activity levels.

Stay tuned, Simon

Notizia incredibile se fosse confermata: ipotizzata la presenza di un probabile sotto-ciclo scomparso e non contato ad inizio Minimo di Dalton! Possibili analogie con la situazione attuale…

22 febbraio 2009 3 commenti

We suggest that one solar cycle was lost in the beginning of the Dalton minimum because of sparse and partly unreliable sunspot observations during 1790s. So far this cycle has been combined with the preceding activity to form the exceptionally long solar cycle #4 in 1784-1799 which has an irregular phase evolution (known as the phase catastrophe) and other problems discussed in earlier literature. Based on a reanalysis of available sunspot data, we have suggested that solar cycle #4 is in fact a superposition of two cycles: a normal cycle in 1784-1793 ending at the start of the Dalton minimum, and a new weak cycle in 1793-1800 which was the first cycle within the Dalton minimum. Including the new cycle resolves the phase catastrophe and leads to a consistent view of sunspot activity around the Dalton minimum. It also restores the Gnevyshev-Ohl rule of cycle pairing across the Daltom nimimum. Here we summarize these findings and present new independent geomagnetic evidences favouring the existence of a new cycle in late XVIII century. We also show that the available data of cosmogenic isotopes 10 B e and 14 C cannot serve as a test of the existence of the new cycle.

Fonte: http://adsabs.harvard.edu/abs/2002cosp…34E.862U

Il ciclo numero 4 che precedette l’inizio del Minimo di Dalton e che ricordiamolo durò alcuni anni in più rispetto la consueta media di 10.5-11.5  anni e precisamente 15, in realtà sembra che fu un ciclo composto da 2 cicli ben distinti, il primo iniziato nel 1784 e terminato nel 1793 ed il secondo quello scomparso appunto, iniziato nel 1793 e finito nel 1800, rappresentando così la prima parte del Minimo di Dalton!

Poi leggendo sempre sul web, mi accorgo che qualcuno ha giudicato strana la regione 1011 apparsa il 20 gennaio,anche qui se ne parlò credendo che si fosse trattata di una macchia del ciclo 23, ma in realtà così non sembrerebbe: (da spaceweather.com)

“Un nuovo Sunspot [1011] sta emergendo all’interno del sole ed è una molto strana . La bassa latitudine della posizione dove è sorta la macchia suggerisce che si tratta di un vecchio membro del ciclo solare 23, ma la polarità magnetica della spot è ambigua, e non la identifica quindi né con il vecchio ciclo solare 23, né col nuovo ciclo solare 24.”

Qualcuno si è addiritura domandato se tale macchia potesse in qualche modo essere una spot del ciclo 25! Questo vorrebbe dire che il ciclo 24 potrebbe corrispondere al famoso ciclo scomparso pre-minimo di Dalton, che potrebbe anche durare ancora qualche anno prima di estinguersi completamente, di fatto trasortandoci direttamente all’inizio di un nuovo Dalton’s minimum!

Ipotesi molto suggestive, e da prendere con le molle, ma mi sembrava una cosa assolutamente curiosa ed interessante da raccontarvi…di certo sappiamo solo che il Sole dorme ancora,e perchè no, tutto può ancora capitare, persino svegliarci una mattina e vederlo bello e infarcito di Sunspot del ciclo 24 e con gli annessi indici solari balzati alle stelle…

Stay tuned, Simon

Siamo sicuri che il ciclo 23 sia realmente finito? Leggete qua…

20 febbraio 2009 2 commenti

heliospheric-current-sheet-graph

Fonte: www.wattsupwiththat.com

Siamo abituati convenzionalmente a far terminare un ciclo solare quando le macchie del nuovo ciclo iniziano a prevalere su quello vecchio. A dire il vero non è esattamente quello che sta accadendo ultimamente, almeno nell’ultimo mese dove l’attività del ciclo 23 è stata l’unica ad essere presente. Ma non è tutto… un altro modo infatti per tracciare la vera fine di un ciclo e la nascita di un altro può seguire anche altre strade. Nel grafico sopra elaborato da David Archibald viene considerato a tal proposito un altro metodo, e precisamente l’Heliopheric Current Sheet (The heliospheric current sheet (HCS) is the surface within the Solar System where the polarity of the Sun‘s magnetic field changes from north to south che tradotto sarebbe la superficie all’interno del sistema solare in cui la polarità del  campo magnetico solare cambia da nord a sud.)

L’HCS degli ultimi 2 cicli come si evince dal grafico postato ha raggiunto il valore minimo di 3° corrispondente alla vera fine di quei cicli solari. L’ultima lettura di tale indice è stata invece di 8.7°, mentre nel corso del ciclo 23 l’HCS è diminuito in media di circa 8.6° all’anno. Se si segue la linea rossa prima di raggiungere il valore di 3° delimitato orrizontalmente dalla linea verde, il minimo solare potrebbe cadere non prima di aprile 2010. Questo significherebbe che il ciclo 23 non è ancora terminato, con le inevitabili conseguenze del caso, ovvero un futuro ciclo 24 assai debole!

Simon

Uscite le previsioni di Hathaway di febbraio…

19 febbraio 2009 2 commenti

ssn_predict_lConfermano sostanzialmente quelle di gennaio (https://daltonsminima.wordpress.com/2009/01/06/hathaway-sposta-le-sue-previsioni-di-altri-6-mesi/) , quindi masimo del ciclo 24 più debole del ciclo 23 (intorno ai 105 SSN) previsto circa per fine 2012 per poi terminare intorno al 2020. Hathaway quindi continua a pensare che il ciclo venturo alla fine sia un ciclo medio, prosegue per la sua strada ritenendo che non vi sia ancora niente di anomalo!

Certo che più passa il tempo e più ci stiamo domandando se veramente sia tutto normale…l’ultima macchia del nuovo ciclo ormai latita da metà gennaio da allora ricordiamolo solo attività del ciclo 23! Con oggi siamo a 6 giorni spotless di fila, a 41 totali da inizio 2009, con flusso e vento solare incredibilmente sotto tono. Per la cronaca riguardo l’ultima  regione attiva 1012, il Sidc conta un giorno spotless in più rispetto al Noaa, quindi per il centro internazionale belga saremmo a 42 giorni senza macchie invece che a 41 appunto.

Stay tuned, Simon