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Aspettiamo il ciclo solare numero 25

Il Sole sta attraversando un periodo di minimo molto profondo e l’attuale ciclo solare 24 è decisamente più debole della media dei cicli solari precedenti.

Come visibile dal grafico sottostante, l’attuale ciclo, confrontando il numero di macchie solari presenti come media mensile, appare addirittura il più debole dal ciclo 6, che risale all’Ottocento.

minimo solare

La situazione di minimo solare che stiamo vivendo in questi mesi potrebbe durare anni: è quanto ha affermato un gruppo di esperti in occasione del recente Space Weather Workshop, il meeting organizzato ogni anno dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, Usa). Se la previsione è corretta il numero di macchie solari, già ora molto ridotto, raggiungerà il minimo tra luglio 2019 e settembre 2020: poi si avrà una lenta ripresa, verso un nuovo massimo solare che dovrebbe aversi tra il 2023 e il 2026.

Sarà un minimo profondo, spiega Lisa Upton, co-presidente del Workshop: «Ci aspettiamo che il ciclo solare numero 25 sarà molto simile al 24: il suo massimo sarà abbastanza debole e sarà preceduto da un minimo lungo e profondo». I cicli solari sono designati con un numero che tiene conto dei cicli individuati a partire dal 1749, quando si iniziò a verificarne l’esistenza.

Il ciclo solare è come un pendolo che oscilla avanti e indietro con un periodo medio di 11 anni, durante il quale si ha un aumento e una diminuzione del numero di macchie sulla superficie della nostra stella. Non tutti i cicli sono uguali: alcuni durano di più, altri di meno, ma soprattutto alcuni vedono un numero molto consistente di macchie solari rispetto ad altri.

macchie solari
Gennaio 2013: la regione di attività solare AR 1654, e la Terra in scala. | NASA / SDO / HMI

Negli ultimi anni alcuni ricercatori hanno ipotizzato che l’attuale minimo possa dare vita a un nuovo minimo di Maunder, un periodo di minimo solare durato circa 70 anni, dal 1645 al 1715. In quell’arco di tempo sulla Terra si ebbe un periodo di freddo intenso, e ci sono degli studiosi che hanno ipotizzato una correlazione tra minimi solari prolungati e clima e un possibile prossimo crollo delle temperature terrestri.

L’ipotesi non trova molti sostenitori e, in ogni caso, nessuno dei ricercatori intervenuti al Workshop ha avanzato un’ipotesi di minimo tanto lunga.

minimo di maunder
Cicli solari: 400 anni di osservazione dell’attività solare. | SPACE WEATHER WORKSHOP

Che cosa significa dire che andiamo verso un ciclo debole? Volendo fare un paragone con i fenomeni atmosferici, è come dire che avremo una stagione degli uragani “debole”: vuol dire che ci saranno meno tempeste, ma anche che quando ne arriverà una sarà meglio farsi trovare ben riparati. È quello che è successo nel corso dell’attuale ciclo (il 24): è stato debole, ma con una serie di violenti brillamenti solari e forti tempeste magnetiche.

Il punto è che la parola “debole”, per quel che riguarda i cicli solari, è fraintesa: debole non vuol dire che il Sole emette meno energia, ma che il suo campo magnetico è meno intenso e perciò vi sono meno macchie solari.

La differenza tra la quantità di energia che il Sole emette quando è ai massimi e quando è ai minimi è dello 0,1% circa

La minore intensità del campo magnetico solare fa sì che la Terra venga investita di più dalle radiazioni cosmiche, dalle quali siamo invece più protetti quando il Sole emette grandi quantità delle sue particelle indotte da un campo magnetico forte. Un Sole debole, inoltre, emette una minore dose di raggi nell’ultravioletto e questo fa sì che l’atmosfera terrestre superiore si raffreddi e si contragga, riducendo il suo “sostegno” a molti satelliti e alla Stazione spaziale internazionale.

Cosa sono le macchie solari: Anche se i dettagli della formazione delle macchie solari sono ancora oggetto di ricerca, è abbastanza chiaro che esse sono la controparte visibile di tubi di flusso magnetico nella zona convettiva del Sole che vengono “arrotolati” dalla rotazione differenziale della stella. Se lo stress su questi tubi supera un certo limite, rimbalzano come elastici e “forano” la superficie solare. Nei punti in cui essi attraversano la superficie la convezione non può operare, il flusso di energia che arriva dall’interno del Sole si riduce, e la temperatura di conseguenza scende. L’effetto Wilson suggerisce che le macchie solari siano anche delle depressioni rispetto al resto della superficie.

Questo modello è supportato da osservazioni che usano l’effetto Zeeman, che mostra come le macchie solari appena nate spuntino a coppie, di opposta polarità magnetica. Da ciclo a ciclo, la polarità delle macchie anteriori e posteriori (rispetto alla rotazione del Sole) cambia da nord/sud a sud/nord e viceversa. In genere le macchie solari appaiono a gruppi più o meno grandi. Una macchia solare può essere divisa in due parti:

  • ombra, più scura e fredda
  • penombra, intermedia tra l’ombra e la superficie solare
macchie solari
foto del SWEDISH SOLAR TELESCOPE al bordo di una macchia solare con granuli e spicole in evidenza

Le linee di campo magnetico dovrebbero respingersi l’un l’altra, facendo quindi disperdere rapidamente le macchie solari, ma la vita di una macchia è in media di appena due settimane, un periodo troppo breve. Osservazioni recenti condotte dalla sonda SOHO, utilizzando le onde sonore che viaggiano nella fotosfera solare per formare un’immagine dell’interno del Sole, hanno mostrato che sotto ogni macchia solare vi sono potenti correnti di materiale dirette verso l’interno del Sole, che formano dei vortici che concentrano le linee di campo magnetico. Di conseguenza le macchie sono delle tempeste auto-sostenentesi, simili in alcuni aspetti agli uragani terrestri. L’attività delle macchie segue un ciclo di circa 11 anni (il ciclo undecennale dell’attività solare). Ogni ciclo di undici anni comprende un massimo ed un minimo, che sono identificati contando il numero di macchie solari che appaiono in quell’anno. All’inizio del ciclo, le macchie tendono ad apparire a latitudini elevate, per poi muoversi verso l’equatore quando il ciclo si avvicina al massimo (questo comportamento è chiamato legge di Spörer).

Oggi si conoscono molti periodi diversi nella variazione del numero di macchie, di cui quello di 11 anni è semplicemente il più evidente. Lo stesso periodo è osservato nella maggior parte delle altre espressioni di attività solare, ed è profondamente legato alle variazioni del campo magnetico solare. Non si sa se esistano periodi molto lunghi (di secoli o più), perché l’intervallo registrato dagli astronomi è troppo corto, ma se ne sospetta fortemente l’esistenza.

Ciclo solare: Un nuovo studio, pubblicato su Nature Communications, rivela l’esistenza di un cambiamento periodico dell’attività solare ogni 330 giorni, influenzato dalle oscillazioni del campo magnetico e del tutto indipendente dal ciclo solare di 11 anni già noto agli scienziati. La scoperta è frutto del lavoro del Centro nazionale per gli studi atmosferici degli Stati Uniti d’America (National Center for Atmospheric Research, Ncar), ed è stata finanziata da Nasa e National Science Foundation (un’agenzia governativa che sostiene la ricerca di base).

ciclo solare
Un’immagine del Sole fornita dal telescopio spaziale Trace.|NASA/BRYAN ALLEN/CORBIS

La comprensione dei picchi di attività del Sole è fondamentale per prevedere con precisione l’abbattersi sulla Terra delle tempeste solari, che con le loro ondate di particelle possono creare, ad esempio, disturbi nelle comunicazioni satellitari o nelle trasmissioni elettriche. Finora, gli scienziati erano soliti interpretare questi fenomeni in funzione del ciclo solare, il periodo di tempo della durata di 11 anni durante il quale si ha dapprima un aumento (picco) e poi una diminuzione del numero di macchie solari che si osservano sulla superficie della stella.

Il team di ricercatori coordinato da Scott McIntosh, del Ncar, fornisce ora una seconda chiave di lettura, del tutto nuova: sul Sole esiste un ciclo molto più corto, lungo quasi un anno terrestre, causato dagli spostamenti delle bande magnetiche presenti nei due emisferi solari.

La comprensione dei picchi di attività del Sole è fondamentale per prevedere con precisione l’abbattersi sulla Terra delle tempeste solari, che con le loro ondate di particelle possono creare, ad esempio, disturbi nelle comunicazioni satellitari o nelle trasmissioni elettriche. Finora, gli scienziati erano soliti interpretare questi fenomeni in funzione del ciclo solare, il periodo di tempo della durata di 11 anni durante il quale si ha dapprima un aumento (picco) e poi una diminuzione del numero di macchie solari che si osservano sulla superficie della stella.

Il team di ricercatori coordinato da Scott McIntosh, del Ncar, fornisce ora una seconda chiave di lettura, del tutto nuova: sul Sole esiste un ciclo molto più corto, lungo quasi un anno terrestre, causato dagli spostamenti delle bande magnetiche presenti nei due emisferi solari.

stagioni solari
Nell’immagine, sono evidenziate le bande di materiale solare magnetizzato che, partendo dai due emisferi, si spostano verso l’equatore del Sole. Il ciclo si ripete ogni 330 giorni.

Secondo il documento stilato dai ricercatori, i cambiamenti che avvengono secondo questo “ciclco stagionale” possono essere alla base di massicce tempeste solari. In particolare, sottolineano, la combinazione del ciclo di 11 anni e quello stagionale, potrebbe amplificare fenomeni quali macchie, eruzioni e getti di gas.

«Comprendendo meglio come si formano le bande solari e il modo in cui causano queste instabilità stagionali, – spiega McIntosh –  potremo migliorare notevolmente le previsioni del tempo meteorologico spaziale».

Ciclo numero 25: Il Sole ha un ciclo abbastanza regolare di circa 11 anni. A un estremo del ciclo il numero di macchie solari è rilevante, all’altro estremo le macchie si riducono fin quasi a scomparire. Le macchie solari sono aree della superficie del Sole più fredde delle circostanti, perciò appaiono più scure: si formano a causa di anomalie magnetiche.

Quello che si rileva negli ultimi mesi è che il Minimo Solare dell’ultimo ciclo, il numero 24 da quando vengono registrati, è ormai prossimo.

Non significa che nei prossimi mesi non ci saranno più macchie, ma che andranno via via scemando in numero e dimensioni fino al 2019-20 quando, presumibilmente, si toccherà il minimo.

Negli ultimi anni il numero di giorni senza macchie solari si contava sulle dita di una mano: da adesso in poi ci saranno intere settimane senza nei solari e presto avremo persino mesi senza alcuna macchia sul Sole. La nostra stella, però, non si addormenta e prosegue senza sosta con altre manifestazioni della sua dinamicità e potenza, come il buco coronale osservato recentemente.

Un Sole senza macchie non lascia indifferente il nostro pianeta. Ci sarà, per esempio, una riduzione delle emissioni di radiazioni ultraviolette: questo provocherà un raffreddamento dell’atmosfera superiore della Terra, che tenderà a collassare tirandosi dietro la spazzatura spaziale più prossima, che avvicinandosi al pianeta potrebbe infine precipitare, in parte bruciando nell’atmosfera e in parte arrivando fino al suolo.

Una minore intensità del Sole lascerà anche più spazio ai raggi cosmici, fenomeno in realtà già in corso tant’è che, rispetto a pochi anni fa, si è registrato un aumento del 10% di radiazioni cosmiche in prossimità della Terra, con una serie di conseguenze anche sul clima, perché i raggi cosmici influenzano la produzione di nuvole.

ciclo solare
Il prossimo ciclo solare, il numero 25, potrebbe essere meno intenso di quello attuale, che terminerà tra il 2019 e il 2020. | NASA

Il ciclo che sta per terminare è stato meno intenso rispetto ai precedenti e, secondo molti astronomi, i prossimi potrebbero essere ancora meno intensi. In passato, in concomitanza con cicli molto deboli, la Terra si raffreddò notevolmente, e anche questa potrebbe infine essere una conseguenza inattesa per il prossimo periodo del nostro pianeta.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Peter Laut, Solar activity and terrestrial climate: an analysis of some purported correlations. (PDF), su atmos.washington.edu, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 65, 2003.
  2. Climate Change: sunspots do not cause climate change say scientists, su independent.co.uk.
  3. Learning from mistakes in climate research (PDF), su researchgate.net.
  4. Solar Cycle 25 peaking around 2022 could be one of the weakest in centuries,
  5. A History of Solar Activity over Millennia (PDF), su cc.oulu.fi.
  6. Solar activity graph over the last 400 years, su solar-flux.narod.ru.
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