Ciclo solare ancora in minimo

[Corrado]

ehilà.... ho visto la richiesta d'aiuto... cosa volete sapere di preciso?

oltre a quello scitto da alessandro ti chiedo anche se è vero che la nasa fino a pochi anni fa le macchie solari più piccole(quelle che vengono contate in questo periodo)non venivano conteggiate e quindi per i fini statstici mancano all'apello molte macchie!

[paolopunx]

Ciao a tutti, raccolgo l’invito dal forum di astronomia e pur non essendo un esperto di fenomeni solari, vorrei provare a chiarire alcuni aspetti elementari dell’argomento.

Partiamo dalle macchie solari, cosa sono?
Sono zone che appaiono più scure a causa della minor temperatura e sono sedi di forti campi magnetici locali differenti dall’enorme campo magnetico solare (una specie di tempesta solare).
Sulla natura di queste “zone” in relazione ai fenomeni interni al sole (processi d fusione che trasformano due atomi di idrogeno in uno di Elio, differenze di pressioni e campi magnetici) se non erro esistono diverse teorie (che purtroppo non conosco a fondo).
In breve la formazione delle macchie sembra dovuta alla risalita verso la superficie solare di strati di plasma (dove la materia, a causa delle elevatissime temperature non permette legami tra nuclei atomici ed elettroni) meno densi spinti in superficie anche dai campi magnetici e dal moto convettivo (l’energia prodotta dai processi di fusione nucleare che avvengono nel nucleo del sole, viene trasportata verso l’esterno, prima per irradiazione e poi per moti convettivi). L’arrivo in superficie sarebbe all’origine delle macchie!


Quali fenomeni si associano alle macchie solari?
I flare, brillamenti, violente esplosioni nella fotosfera solare, le eruzioni che interessano la corona solare ed a quanto pare anche le intense emissioni di raggi UV.

Cos’è un ciclo solare?
E’ un ciclo che dura 11 anni , riferito al numero di macchie solari presenti e più in generale all’attività solare. Come tutti i cicli possiede periodi di massima e minima attività. Si tratta di un ciclo poiché si ripete in maniera più o meno costante, con una frequenza di circa 11 anni.
In realtà non è la prima volta che alcuni minimi solari sono durati ben oltre il ciclo “solito”.
Per esempio tra il 1645 e il 1715 si è verificato un minimo storico (per storico ovviamente si intende il “breve” periodo di cui si hanno osservazioni con descrizione dell’attività solare).
Tra l’altro le prime osservazioni di macchie solari di cui se ne ha traccia risalgono al primo millennio d.c ad opera dei cinesi, mentre le prime osservazioni con cannocchiali, risalgono al 1610.

Come si distingue un ciclo dall’altro?
Vi sono due condizioni che permettono di definire il passaggio da un ciclo solare all’altro.
La prima riguarda l’inversione di polarità magnetica del sole e della macchie solari.
Le linee del campo magnetico solare si dispongono da un polo verso l’altro (dipolo), per poi venir tirate verso i meridiani solari assumendo forma toroidale e poi tornare nuovamente dipolare, ma con polarità invertita.
Anche la macchie solari, che possiedono polarità invertita tra emisfero sud e nord del sole, tra un ciclo e l’altro invertono la loro polarità magnetica.
Questi mutamenti del campo magnetico solare, sembra siano dovuti all’effetto dinamo del sole (il nucleo ruota con velocità costante come un corpo solido, mentre il resto ruota come un fluido con velocità più elevata all’equatore e minore ai poli).
Oltre a ciò ad inizio ciclo le macchie compaiono ad alte latitudini, per poi comparire in prossimità dell’equatore a fine ciclo.
Nei periodi di transizione tra un ciclo e l’altro possono convivere macchie del vecchio e del nuovo ciclo.
Per cui si assiste a macchie in prossimità dell’equatore, appartenenti al vecchio ciclo (per esempio il 23°) e contestualmente a macchie da alte latitudini con polarità magnetica invertita rispetto la ciclo precedente (come il timidissimo inizio del 24° ciclo).

A detta del fisico Dean Bell, pare che in questo stesso periodo sia calato del 20% anche il vento solare (ma qui il periodo di riferimento è troppo breve, dato che la strumentazione esiste da metà anni settanta) e sia diminuita sia la luminosità solare (0,002%) sia l’emissione di raggi UV (-6%).
La relazione tra questi diversi fenomeni è tutta da provare e non è possibile indicare in assoluto se tutto ciò sia solito per la nostra stella, considerata la limitazione temporale dei dati a disposizione.
Proprio di ciò ne ha parlato la rivista di astronomia “Coelum”, che nei mesi di dicembre 2008 e gennaio 2009, ha messo a confronto diversi punti di vista sulla natura di questi fenomeni e sul perdurare del minimo solare (per chi volesse approfondire l’argomento consiglio la lettura di questi articoli).
In ultimo, anche a me capita ogni tanto di dare una sfuggente occhiata alla nostra stella, con il telescopio, protetto da un filtro solare, e vi assicuro che ultimamente non sono riuscito a vedere una macchia…
Camuffare i dati è più che improbabile, se non altro perché oltre agli astronomi vi sono migliaia di astrofili che puntano i loro strumenti verso il sole….

Spero di aver chiarito, pur nella mia limitata conoscenza, alcuni aspetti dell’argomento…. Valutare le conseguenze che tali cicli hanno sul clima del terzo pianeta del sistema solare è un argomento tuttora aperto……..e qui probabilmente chi si occupa di meteo ha molto più da dire del sottoscritto

Paolo

[paolopunx]

oltre a quello scitto da alessandro ti chiedo anche se è vero che la nasa fino a pochi anni fa le macchie solari più piccole(quelle che vengono contate in questo periodo)non venivano conteggiate e quindi per i fini statstici mancano all'apello molte macchie!

Purtroppo a questa domanda non so rispondere....non conosco come contano alla NASA le macchie solari e personalmente non mi sembra che nelle previsioni ci azzecchino molto.
Comunque c'è macchia e macchia.
Ci sono macchie rilevanti (alcune addirittura visibili ad occhio nudo con l'ausilio di un filtro apposito per proteggersi la retina).
Gruppi di macchie e qui la fanno da padrona le macchie più grandi, quelle minuscole sono "poco rilevanti" sotto il profilo numerico.
Macchie davvero minuscole e rade o addirittura assenza di macchie e questo è ciò che sta accadendo ora.
Oltre al numero di macchie contano anche le dimensioni delle stesse, il fatto che si formino gruppi o no.... a mio avviso la ricerca di macchie sempre più minuscole diviene "rilevante" in questa particolare fase solo per capire se stiamo uscendo o no da questo minimo e come dimostrano le previsioni continuamente modificate la nostra conoscenza profonda della fisica solare e di tutti i fenomeni che caratterizzano la nostra stella appare ancora piuttosto limitata.
Cieli sereni
Paolo

[alessandro]

...a mio avviso la ricerca di macchie sempre più minuscole diviene "rilevante" in questa particolare fase solo per capire se stiamo uscendo o no da questo minimo e come dimostrano le previsioni continuamente modificate la nostra conoscenza profonda della fisica solare e di tutti i fenomeni che caratterizzano la nostra stella appare ancora piuttosto limitata.
Cieli sereni
Paolo

Ti ringrazio molto Paolo per il tuo intervento


D'accordo con te. Una macchia in più, una macchia in meno e i record associati sono inutili perdite di tempo. Che la stella sia in fase di ritrovata attività oppure no, non dipende certo da questi dettagli.

[HomerJaySimpson]

ecco il saggio paolopunx mi ha battuto sul tempo (a scuola ho svariate verifiche e interrogazioni ogni giorno e non sono potuto tornare prima) e non saprei cos'altro aggiungere. se volete e vi capita qualche anno fa il national geographic aveva un ottimo articolo sul sole, appena posso mi sfoglio gli annali e vi dico il numero esatto.
al momento vi sono dei satelliti che stanno studiando il sole come SOHO che ci ha regalato meravigliose immagini dei cicli solari, che se non m'inganna la memoria sono studiati circa dall'800.
riguardo alle prime osservazioni delle macchie, quelle dei cinesi, erano macchie visibili ad occhio nudo!! ogni tanto capitano. non saprei dire riguardo agli standard nasa, appena lo trovo posso chiedere a un mio amico astrofisico
la temperatura delle macchie si aggira sui 4200° mentre la zona circostante è sui 5000 e passa. questo è il motivo per cui le vediamo scure. si tratta di zone in ombra e vi è un alone più chiaro di penombra. in realtà sono incandescenti anch'esse la temperatura di Arturo, alfa del pastore nonchè stella più brillante dell'emisfero settentrionale (di un pelo più brillante di vega, alfa della lira, entrambi visibili verso sud- est molto all'incirca (anzi arturo verso le nove di sera è abbastanza alta e tendente a sud)) (soggetto: la temperatura di arturo ) è circa quelle delle macchie solari, ma splende parecchio. diciamo che sono scure per una specie di "contrasto"

il resto è già stato detto, se ci sono altre domande sono a disposizione


@ alessandro
w homer! :)

[HomerJaySimpson]

ecco il saggio paolopunx mi ha battuto sul tempo (a scuola ho svariate verifiche e interrogazioni ogni giorno e non sono potuto tornare prima) e non saprei cos'altro aggiungere. se volete e vi capita qualche anno fa il national geographic aveva un ottimo articolo sul sole, appena posso mi sfoglio gli annali e vi dico il numero esatto.
al momento vi sono dei satelliti che stanno studiando il sole come SOHO che ci ha regalato meravigliose immagini dei cicli solari, che se non m'inganna la memoria sono studiati circa dall'800.
riguardo alle prime osservazioni delle macchie, quelle dei cinesi, erano macchie visibili ad occhio nudo!! ogni tanto capitano. non saprei dire riguardo agli standard nasa, appena lo trovo posso chiedere a un mio amico astrofisico
la temperatura delle macchie si aggira sui 4200° mentre la zona circostante è sui 5000 e passa. questo è il motivo per cui le vediamo scure. si tratta di zone in ombra e vi è un alone più chiaro di penombra. in realtà sono incandescenti anch'esse la temperatura di Arturo, alfa del pastore nonchè stella più brillante dell'emisfero settentrionale (di un pelo più brillante di vega, alfa della lira, entrambi visibili verso sud- est molto all'incirca (anzi arturo verso le nove di sera è abbastanza alta e tendente a sud)) (soggetto: la temperatura di arturo ) è circa quelle delle macchie solari, ma splende parecchio. diciamo che sono scure per una specie di "contrasto"

il resto è già stato detto, se ci sono altre domande sono a disposizione


@ alessandro
w homer! :)

[Corrado]

non mi resta che ringraziarvi per queste lezioni accellerate di astrofica o come si chiama!

[HomerJaySimpson]

è giusto così

[alessandro]

non mi resta che ringraziarvi per queste lezioni accellerate di astrofica

[paolopunx]

Pur amando molto l’astronomia, la tua definizione mi sembra un po’ troppo entusiastica, forse astrofisica è più appropriata.

A parte la battuta, due o tre precisazioni per evitare equivoci e una proposta.

I fatidici cicli solari, hanno una durata media di 11 anni, con scarti di +- 1,5 /2 anni.
Lievi oscillazioni sono quindi dentro tale range statistico, ma anche nei periodi di minimi davvero storici, la terra è sopravvissuta senza fare una piega (per esempio nel periodo 1645 -1715).

Brutte notizie, quindi, per i cercatori di catastrofi, ed i motivi per sostenere tale tesi sono numerosi.

Le stelle nel corso della loro vita mutano, come tutto, e le varie fasi di vita di una stella vengono definite con il termine sequenze (iniziale, principale, finale, ecc.).
La vita di una stella singola dipende essenzialmente dalla sua massa e da un gigantesco tiro alla fune tra due forze : la gravità e la forza detonante (dovuta ai processi di fusione nucleare) che spinge la materia verso l’esterno.

Più una stella è grande meno dura la sua vita, più è piccola, più durerà la sua esistenza.
Il nostro sole è definito come una nana gialla, per cui….

Ora, questa affermazione potrebbe sembrare azzardata, ma è la conseguenza di alcuni fenomeni fisici ormai noti da tempo.

La fusione nucleare, di natura stellare, è la conseguenza della forza di gravità che comprime la materia a tal punto che gli atomi si fondono originando elementi più pesanti.
Affinché tale processo possa innescarsi la forza di gravità, che è direttamente proporzionale alla massa in gioco, deve essere in grado di determinare condizioni di pressione e temperature tali da innescare il processo.

Esiste dunque una massa minima affinché si possano produrre processi di fusione nucleare (quantificabile in almeno 5/6 masse gioviane)…..permettendo alla stella di accendersi e brillare.

Il combustibile di tale processo è naturalmente l’elemento più semplice esistente in natura, ossia l’Idrogeno., il cui atomo è composto da un solo protone (carica positiva), un solo elettrone (carica negativa) e uno o più neutroni (non possiede carica elettrica, ma solo massa).
Fondendo due atomi di idrogeno si produce un atomo di elio (due protoni, due elettroni) e una certa quantità di energia.

Nella prima fase di vita di una stella è dunque la forza di gravità che svolge l’azione determinante.

Con l’innescarsi delle reazioni nucleari, la forza di gravità che tiene insieme la stella e comprime la materia comincia e venir contrastata dalle detonazioni nucleari che spingono la materia verso l’esterno.

La stella si avvia dunque verso una fase di stabilità, ossia di equilibrio tra queste due forze.
Tale equilibrio caratterizza la cosiddetta sequenza principale di una stella, quella in cui si trova anche il nostro sole.

La durata di tale fase dipende proprio dalla massa di una stella. Più la massa è grande, più la forza di gravità sarà enorme e per contrastarla occorrerà bruciare molto “carburante” (idrogeno) e d’altronde maggiore è la forza di gravità maggiore sarà il numero di fusioni nucleari innescate.

Ecco perché la sequenza principale di una “piccola” stella come il nostro sole si stima in circa 10 miliardi di anni, mentre stelle enormi possono terminare la loro esistenza in poche centinaia di milioni di anni.

Ma come e perché muoiono le stelle?
Continuando a trasformare idrogeno in elio, ad un certo punto l’idrogeno comincia a scarseggiare, per cui la stella comincerà a fondere atomi di Elio con Idrogeno e atomi di Elio con altri atomi di Elio e così via, producendo elementi sempre più pesanti .
Questi processi di fusione, sono però meno stabili dei precedenti e molto più detonanti.

In quest’ultima fase è la forza esplosiva che prende il sopravento sulla gravità.

La stella comincia quindi ad espellere parte della sua massa verso l’esterno, il disco stellare si allarga e rischia di inglobare parte dei suoi pianeti interni (fase di gigante rossa).
Anche la nostra stella tra circa 4/5 miliardi di anni entrerà i quest’ultima fase turbolenta, ma non mi sembra il caso di preoccuparsi ora!
Il destino del sole dopo quest’ultima fase, una volta espulsa parte della sua materia sarà quella di raffreddarsi, dato che la gravità non sarà più in grado di mantenere ed innescare processi di fusione nucleare con elementi pesanti.

Il destino di stelle con massa più grande è invece diverso.
Una volta esaurito l’Idrogeno, la forza di gravità in gioco potrebbe essere tale da mantenere processi di fusione nucleare con elementi sempre più pesanti, finendo per produrre effetti detonanti davvero esplosivi o super esplosivi…….. in tal caso finirebbe tutto con un enorme botto stellare, ossia l’esplosione di una supernova (ma il nostro sole è un piccoletto)!

Ma in natura nulla va sprecato, dato che si ritiene che proprio da queste stelle sono nati e sono stati sparsi per l’universo gli elementi più pesanti. La vita sul nostro pianeta deve ringraziare queste tragiche morti se ora può esistere.

Se la massa rimasta è ancora sufficiente e non è stata dispersa con una violenta esplosione (si stima almeno 5/6 masse solari), la stella comincia a collassare su se stessa e la forza di gravità risulta inarrestabile, non venendo più controbilanciata né dalle detonazioni nucleari né da nessuna altra forza, originando così un buco nero.

Tornando al sole, ciò che sta accadendo ora nulla centra con la fine della fase di sequenza principale, ma con la natura della regolarità e delle irregolarità del suo ciclo undecennale.

La teoria più accreditata della dinamo solare, non è in grado di spiegare fino in fondo il significato di minimi davvero storici e della variazioni del ciclo solare e l’approssimazione di qualunque previsione si basa più su dati di natura statistica che sull’esatta e profonda comprensione del fenomeno (sembra chiara la sua natura, ma non tutti i processi in atto).

Analizzando molte stelle simili al sole, la quasi totalità mostra oscillazioni della quantità di energia prodotta nella fase principale davvero esigue (da 0,1%, se non erro fino a un massimo del 4%).
Analizzando fossili e perforando i ghiacci non vi è traccia di diminuzioni o aumenti davvero significativi della costante solare (in sintesi la quantità di energia che arriva dal sole), se non nell’ordine dello zero, virgola, per cento

A mio avviso l’unico dato che pone qualche interrogativo, riguarda quello relativo alla diminuzione del vento solare, che svolge un azione di protezione anche del nostro pianeta dai raggi cosmici e ad alta energia, ma ciò non significa che tale dato sia di per sé anormale o preoccupante (variazioni del vento solare non sono così strane e i dati di riferimento coprono al massimo 50 anni).


Sarebbe interessante vedere se esiste una qualche relazione tra “lievi” o modeste modifiche climatiche e il ciclo solare, qualcuno se la sente di provare a confrontare i dati?
A mio avviso scarterei a priori qualunque dato posteriore agli anni ’50, poichè qualunque analisi climatica sarebbe falsata dalle modifiche prodotte dal nostro processo di industrializzazione.

Un primo indizio lo offro io, la sparizione dell’estate nel 1816 nell’emisfero boreale e il minimo del ciclo solare detto di Dalton (1790- 1830).


Cieli sereni

Paolo

PS: un saluto particolare a Alessandro (homer)

[alessandro]

Carissimo Paolo, grazie infinite del bellissimo intervento, davvero... succulento!

Quanto alla sparizione dell'estate nel 1816 (il famoso anno senza estate), mi pare che essa sia stata messa in relazione non con il cd "minimo di Dalton", ma con l'eruzione esplosiva del vulcano Tambora in Indonesia avvenuta tra il 5 al 15 aprile 1815 ed al conseguente rilascio di enormi quantità di polveri nell'atmosfera che filtrarono maggiormente la radiazione proveniente dal sole.

[alessandro]

Piuttosto il minimo di Dalton è per lo più messo in relazione all'abbassamento delle temperature tra il XVIII° e il XIX° secolo

[paolopunx]

Piuttosto il minimo di Dalton è per lo più messo in relazione all'abbassamento delle temperature tra il XVIII° e il XIX° secolo

Ottima osservazione ed ottima informazione sull'eruzione vulcanica (che non conoscevo)...
Per chi si vuole sbizzarrire in rete ho trovato un sito dove vengono riportati i grafici dei cicli solari conosciuti ed il metodo utilizzato per calcolare l'attività solare (indice di wolf) che chiarisce alcuni dubbi (anche miei) su come vengono contate le macchie solari.
ecco il link

http://www.planetariumpythagoras.com/pitagora/divulgazione/sistemasolare/Sistema%20Solare/CDSS/ss4/ss4.1/ss4.1.7.htm

Cieli sereni

Paolo