Archivio

Posts Tagged ‘previsione cicli solari’

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

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

Sveliamo qui i retroscena della previsione dei futuri cicli solari dello scienziato solare russo Abdussamatov

26 giugno 2009 31 commenti

1

Tempo fa qui su Nia pubblicai un intervista allo scienziato russo Abdussamatov, in molti chiesero maggiori delucidazioni in merito. Ed ecco qui allora la teoria di Abdussamatov tradotta dal sottoscritto… buona lettura.

Precise misurazioni delle variazioni temporali della forma e del diametro del Sole, non distorte dalla instabilità del clima della Terra può essere effettuata solo grazie una navicella spaziale. Questo progetto, definito Astrometria, studia  il cambiamento del diametro solare e delle conseguenti variazioni della TSI nel corso di cicli solari di 11 e 200 anni, e, di conseguenza, anche le variazioni del clima terrestre nel presente, passato e futuro. Se tale progetto è attuato nel tempo, saremo in grado quindi di fare affidabili previsioni del clima terrestre globale almeno 8 anni prima. Sarà possibile in questo modo correggere eventuali decisioni politiche-economiche prese a causa dei cambiamenti climatici.

Sulla base delle analisi passate di attività delle macchie solari, J. Eddy (JA Eddy Science. 1976. 192, 1189), ha evidenziato una significativa correlazione tra i periodi cimatici e le variazioni delle Sunspots durante tutto il millennio passato e i corrispondenti notevoli cambiamenti climatici sulla Terra. Conducendo una ricerca simile,  Eugene Borisenkov (Climate variations during the last millennium. Leningrad. 1988. p. 275) ha trovato che, durante tutti i 18 profondi minimi solari simili al minimo di Maunder avvenuti con scadenza di 200 anni negli ultimi 7 millenni, ci furono periodi di raffredamento globale. Mentre i cicli di 200 anni di attività massima  di macchie solari coincisero con delle fasi di riscaldamento globale. Questi cambiamenti del clima globale, potevano essere associati solo alle variazioni di attività solare, perchè un tempo non esistevano le influenze umane. Questa è la prova che durante i 200 anni di attività solare massima, la TSI era elevata e durante i periodi di attività minima la TSI era di molto inferiore. Infatti la TSI è strettamente correlata alle variazioni delle macchie solari.

Nel complesso, il ciclo solare è un elemento chiave per la nostra comprensione delle diverse variazioni cicliche del clima e conseguentemente della società.

Attualmente abbiamo una ininterrotta serie di osservazione  della TSI dal 1978 (linea in grassetto sulla figura), misurata direttamente mediante speciali strumenti nello spazio. L’ampiezza della variazione della TSI in ogni ciclo di 11 anni durante il massimo solare nwll’ambito di un ciclo di 200 anni, è pari a circa 1,0 W / m 2 o 0,07% ed è andata gradualmente diminuendo dall’inizio del 1990.

1La TSI origina fisicamente a causa di  complessi processi che avvengono nella profondità del Sole e sono causati dalle variazioni delle sue proprietà interne.IL Progressivo cambiamento della temperatura dello strato superficiale che raggiunge al massimo un valore di 0,001° al giorno  porta ad una variazione  della pressione all’interno della strato superficiale e , di conseguenza, rompe l’equilibrio idrostatico definito dalla somma della pressione interna e della gravitazione. Il sole può tornare in equilibrio ermodinamico solo mutando la sua dimensione proporzionalmente al valore  che garantisce l’equilibrio della pressione interna e di gravitazione, che a sua volta porta al cambiamento di temperatura della superficie solare.  I cambiamenti della TSI sono quindi  il risultato di variazioni del raggio solare durante cicli di 11 – e 200-anni.

 Di conseguenza, la quantità di energia solare fornita alla Terra è direttamente legata al valore del raggio solare, in altre parole alla superficie radiante della nostra stella. Variazioni cicliche della STI si verificano a causa delle oscillazioni del raggio solare con ampiezza fino a 250 km entro un “Piccolo”  ciclo di 11-anni e fino a 750 km entro un Grande ciclo di 200.

1Come si può vedere dai grafici sopra, le variazioni cicliche di cicli di 11 e 200 anni del raggio solare, della TSI e delle sunspots sono correlate sia in fase che in ampiezza. La regolarità di cui sopra consente, sulla base degli attuali dati della serie di attività delle Sunspot, di dedurre il corso della STI durante i secoli e millenni passati e di poter prevedere così i futuri cambiamenti climatici del clima.

Riassumendo, l’analisi dei processi fisici che si verificano nel profondo del sole dimostra che i cambiamenti di temperatura del sole sono causati da cambiamenti di pressione all’interno di esso, che portano ad uno squilibrio del sistema. Le oscilazioni della fusione termonucleare all’iterno del nucleo solare sono le maggiori cause di questa instabilità.  Il sole può ritornare ad un equilibrio termodinamico solo modificando opportunamente la sua dimensione fino al valore che garantisce il ripristino dell’equilibrio tra la gravitazione e la pressione interna. Gli aumenti di temperatura del Sole quasi periodici nel lungo termine  e di conseguenza anche della pressione del nucleo, causano aumenti delle sue dimensioni e in modo proporzionale alle variazioni del raggio, cambia anche la TSI. Variazioni minime a temperatura e raggio portano allo sviluppo di cicli deboli (una piccola ampiezza di attività solare e variazioni STI), mentre notevoli variazioni di temperatura e di raggio, provocano cicli forti.

La variazione della TSI  nel corso di unciclo di 200 anni, definisce l’ulteriore corso della STI e dell’attività di macchie solari non solo per il prossimo ciclo, ma anche per diversi cicli successivi ( anche se con minore precisione). Così, il più probabile valore di SSN per il  massimo del ciclo 24 ciclo sarà di 65 ± 15. Mentre i successivi cicli 25 e 26 che cadono sulla fase di discesa del ciclo di 2 secoli, avranno i corrispondenti livelli massimi di SSN pari a 45 e 20 ± 30 ± 20, rispettivamente. Infine, il profondo minimo del ciclo di 200 anni del Sole è molto probabile che inizi col ciclo 27, circa nel 2042 ± 11 anni. Tale minimo potrebbe durare per circa 45-65 anni (Abdussamatov HI KPhCB. 2005. 21, 471; KPhCB. 2007. 23, 141). Così, nei prossimi cicli 24-26 si avrà la tendenza di un ulteriore diminuzione di ampiezza della TSI.

Fonte articolo e grafici: http://www.gao.spb.ru/english/astrometr/index1_eng.html

SIMON

 

Metodo di previsione della futura attività solare del Dr. Mausumi Dikpati del National Center for Atmospheric Research (NCAR)

25 marzo 2009 6 commenti

Qualche giorno fa vi ho proposto un articolo nel quale ho riportato ed analizzato dati e metodo di previsione della futura attività solare, usati dal Dr. David Hathaway, aggiungendo agli stessi i dati rilevati di alcuni parametri solari ottenuti grazie alle misurazioni fatte dal satellite Ulisse. Nel seguente articolo vi riporto il metodo di previsione della futura attività solare usato dal team di scienziati del NCAR guidato dal DR. Mausumi Dikpati, anche questa volta ci spostiamo di qualche anno indietro e precisamente al 6 Marzo del 2006, data di pubblicazione dei risultati di ricerca e della relativa previsione dell’attività solare del ciclo solare 24°. Anche il team di scienziati del NCAR,guidati dal Dr. Mausumi Dikpati,basa il proprio metodo di previsione sulla correlazione fra la circolazione interna del sole, il nastro trasportatore, ed il movimento di deriva in superficie delle macchie solari. Al NCAR hanno provveduto allo sviluppo di un innovativo modello informatico di previsione della futura attività solare,lo hanno testato,simulando delle previsioni, inizializzandolo con i dati degli ultimi 8/12 cicli solari, ottenendo risultati molto vicini ai dati osservati, il che li ha portati a dichiarare di avere a disposizione uno strumento di previsione molto valido. Dato l’esito positivo dei test di prova il modello è stato usato per la previsione dell’attività solare del ciclo 24 fornendo i seguenti risultati:

Attività solare del 24° ciclo superiore del 30/50% rispetto al precedente;

Inizio del 24° ciclo solare non più tardi del periodo compreso fra la fine del 2007 e l’inizio del 2008.

antonio-21

 

 

 

 

 

 

 

Al seguente link http://www.docstoc.com/docs/document-preview.aspx?doc_id=5058586 troverete una lunga e dettagliata descrizione del lavoro di ricerca, dei dati usati e dei risultati ai quali sono giunti i ricercatori del NCAR.

A dadi fermi possiamo asserire che il sole ha provveduto a smentire e smontare la previsione fatta dagli scienziati del NCAR per il ciclo solare 24°, eppure loro la ritenevano affidabile, avevano fatto vari test di prova all’innovativo modello di previsione, ma con quali e quanti dati?

Qui iniziano le dolenti note ed è qui che mi perdo nel ragionamento, in quanto non riesco ad immaginare come scienziati di tale calibro si siano potuti fidare di test di prova che, anche se numericamente possono essere stati rilevanti, sono stati fatti con una serie di dati riferiti solo a 8/12 cicli solari precedenti. In pratica si sono usati dati che partono dal ciclo solare 14° o al massimo 12°, anni rispettivamente di riferimento  inizi del 1900, 1876/1880.

Parliamo di una serie di dati che ricopre un arco temporale di circa 130 anni, che se paragonati all’ età del sole sono meno che un inezia, ovviamente è impossibile conoscere la totalità dei dati di miliardi di anni e anche se fosse possibile non si finirebbe mai di fare test di prova.

E’ altresì vero che dati certi,andando ancora più indietro nel tempo non sono facilmente reperibili, almeno quelli che riguardano le osservazioni dirette delle macchie solari,esistono però serie storiche di dati ricostruite grazie ai “proxy data”. Non sarebbe stato più opportuno testare il modello di previsione anche con questi ultimi ?

Altra considerazione da farsi è che il modello è stato inizializzato, con particolare riferimento agli ultimi settanta anni, con serie di dati che “appartengono” a cicli solari che hanno mostrato un’intensa attività, che la comunità scientifica ha dichiarato essere la più intensa degli ultimi mille anni,arco temporale che poi è stato ampliato ad 8000 anni come potete leggere da ciò che ho estrapolato dal seguente link:

http://www.nature.com/nature/journal/v431/n7012/abs/nature02995.html

“According to our reconstruction, the level of solar activity during the past 70 years is exceptional, and the previous period of equally high activity occurred more than 8,000 years ago.”

Appare  evidente che per classificare in tal modo l’intensità dell’ attività solare, si è fatto uso delle serie dati indirette,ottenute grazie allo studio dei “proxy data”, dati poi non utilizzati per testare il modello di previsione.

Tenendo ben presente quanto fin’ora analizzato, vi chiedo a quale risultato si può arrivare testando un modello con una breve serie di dati, per di più ricavati da cicli solari molto intensi(in percentuale più del 50% dei dati fanno riferimento a cicli solari molto intensi) ?

Sempre dal precedente link riportatovi si legge: Here we report a reconstruction of the sunspot number covering the past 11,400 years”

Abbiamo una serie di dati inerenti l’attività solare, che anche se ricostruiti e non direttamente osservati, ricoprono un arco temporale di 11.400 anni. Forse sarebbe stato improponibile usarli tutti per eseguire i test di prova al modello, ma almeno una parte di tali dati doveva essere usata comunque, ci sarebbe voluto più tempo per i test ma forse il risultato finale sarebbe stato migliore.

Mi potreste contestare che trattandosi di dati ricostruiti e non di diretta osservazione non sarebbero da ritenersi del tutto affidabili.

Ma tale possibile contestazione trova la risposta nelle dichiarazione fatte proprio dal Dr. David Hathaway e dal Dr. Mausumi Dikpati, dato che ci hanno ampiamente spiegato la diretta correlazione fra il movimento del nastro trasportatore e quello di deriva delle macchie solari.

 

 

antonio31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

This graphic shows how magnetic fields are recycled to produce sunspots within the solar convection zone (the top 30% of the solar interior, shown in white, surrounding the radiative core, in orange). Because the sun rotates faster at the equator than the poles, the north-south (poloidal) magnetic field (a) gets twisted into an east-west (toroidal) field (b). Pockets of enhanced toroidal field rise to the surface, twisting in the process, and emerge to create sunspots (c, upper right). Magnetic flux emerges and spreads outward as the spots decay. Panels (d) and (e) show the conveyor belt of plasma flow (yellow) carrying the surface magnetic flux toward the poles—reversing the polar field—and eventually downward and back toward the equator. New sunspots eventually form in the poloidal field (f), which is now reversed from that in (a). (Figure by Mausumi Dikpati, NCAR.)

Quindi anche se ci troviamo al cospetto di serie di dati ricostruite, dalle stesse si può risalire comunque al numero delle regioni attive presenti sul disco solare ed alle relative macchie solari che le contraddistinguono; in base a queste ed al loro presunto movimento di deriva (come sappiamo una macchia solare o gruppi di macchie, hanno un piccolo ciclo vitale che va dalla loro comparsa alla loro fase di decadimento, l’arco temporale di tale ciclo può variare da qualche giorno ad alcune settimane) possiamo risalire con un procedimento inverso a quello che poteva essere il valore della velocità del nastro trasportatore.

Come potete constatare si potrebbero avere tutti quei dati necessari ad inizializzare il modello di previsione del NCAR per ottenere risultati più attendibili , ma a questo punto mi e vi chiedo se sono io che ho osato troppo nel proporre tale analisi dei fatti o sono loro che hanno osato poco?

Fonte: http://www.ucar.edu/news/releases/2006/sunspot.shtml

 Scritto da Antonio Marino