Un nuovo metodo per prevedere la forza del ciclo solare di 11 anni

Gli scienziati di Skoltech e i loro colleghi dell’Università di Graz e dell’Osservatorio di Kanzelhöhe (Austria), dell’Osservatorio di Hvar (Croazia) e del Centro di Eccellenza Solare-terrestre Belga – SILSO, Osservatorio Reale del Belgio hanno presentato un nuovo metodo per prevedere la forza del ciclo solare di 11 anni. I risultati sono importanti per anticipare e mitigare gli effetti meteorologici spaziali su astronauti, piloti di aerei e moderni sistemi tecnologici sia nello spazio che sulla Terra.

Lo studio è pubblicato su Astronomy & Astrophysics.

Il sole è la fonte di potenti esplosioni che possono colpire gli astronauti e le moderne tecnologie nello spazio e sulla Terra. All’inizio del XVII secolo, Galileo Galilei diresse il suo telescopio verso il sole e scoprì le macchie solari. Nel XIX secolo, divenne chiaro che le macchie solari appaiono e scompaiono con una certa periodicità, in media, ogni 11 anni. Le macchie solari sono ora regolarmente monitorate da più di 80 osservatori in tutto il mondo e i ricercatori hanno compilato registrazioni continue delle macchie solari per oltre quattro secoli, che rappresenta il più lungo esperimento scientifico nella storia dell’umanità.

Le macchie solari sono manifestazioni visive di potenti campi magnetici che salgono dall’interno solare attraverso la sua superficie. I tubi magnetici che trasportano materia solare emergono da una macchia solare, formando un anello gigante, entrando di nuovo in superficie attraverso un’altra macchia solare. Pertanto, la maggior parte delle macchie solari sono disposte in coppia, che, come un magnete, hanno polarità opposte, una positiva e l’altra negativa. L’energia magnetica libera si accumula in questi anelli e può essere improvvisamente rilasciata, ad esempio sotto forma di brillamento o espulsione di plasma.

In questo video: 1) Una macchia solare in HD. 2) Una grande regione attiva con un grande gruppo di macchie solari sulla superficie solare. 3) Regione di transizione/corona silenziosa in ultravioletto estremo con enormi anelli magnetici radicati alle macchie solari nella fotosfera solare.

In pochi minuti, un brillamento solare può rilasciare 100.000 volte più energia di tutte le centrali elettriche sulla Terra durante un’intero anno. La luce del brillamento raggiunge la Terra entro otto minuti; la densa atmosfera della Terra assorbe la pericolosa radiazione del brillamento, proteggendo la vita in superficie. Tuttavia, questo ha il suo pedaggio, le comunicazioni radio e il GPS possono essere interrotti. Ad esempio, nel novembre 2015 in Svezia, gli aerei sono scomparsi dai radar a causa di un brillamento solare. E quando il sole è di umore tempestoso, le compagnie aeree sono costrette a cancellare i voli sopra i poli perché non c’è comunicazione radio durante le tempeste. Spesso, subito dopo un brillamento, le nuvole di plasma vengono espulse dalla corona solare e lanciate nello spazio. Le espulsioni di massa coronale, gigantesche bolle di plasma magnetico da miliardi di tonnellate, si espandono rapidamente verso l’esterno dal sole e possono colpire la Terra nel giro di pochi giorni se la sua orbita si interseca. È così che il sole trasmette il suo umore al nostro pianeta: infuria una tempesta geomagnetica e appare l’aurora boreale.

“Attualmente, siamo entrati nella fase ascendente di un nuovo ciclo solare (n. 25) e vediamo come appaiono sempre più macchie solari sul sole. Più macchie solari: più tempeste solari, brillamenti ed espulsioni di massa coronale. Recentemente, SpaceX ha lanciato 49 satelliti come parte del progetto internet Starlink di Elon Musk. Ma sfortunatamente, la maggior parte dei CubeSat sono andati persi e non sonoentrati nella loro orbita prevista. Questo fallimento è costato più di 50 milioni di dollari ed è stato causato da una tempesta solare. Quindi le previsioni dell’attività solare sono estremamente importanti per pianificare lanci di satelliti, missioni spaziali a lungo termine, previsione delle esposizioni alle radiazioni sui voli aerei e molte altre applicazioni meteorologia spaziale per vivere in armonia con uno stato d’animo tempestoso del sole“, afferma la professoressa associata di Skoltech Tatiana Podladchikova, autrice principale dello studio.

Gli autori del recente studio su Astronomy & Astrophysics hanno escogitato un nuovo metodo per prevedere la forza del ciclo solare di 11 anni. Il team ha dimostrato che il tasso di crescita massimo dell’attività delle macchie solari nella fase ascendente di un ciclo solare è un precursore efficace dell’ampiezza del ciclo solare. Facendo uso del nuovo catalogo di numeri di macchie solari emisferiche, recentemente presentato dal team, hanno dimostrato che le previsioni delle ampiezze del ciclo solare sono più accurate quando l’evoluzione dell’attività solare è considerata separatamente per i due emisferi del sole.

“Il campo magnetico solare è il motore del ciclo solare di 11 anni e delle eruzioni energetiche del nostro sole. Abbiamo imparato dal nostro studio che possiamo ottenere previsioni più accurate dell’attività solare quando si utilizzano dati delle macchie solari emisferiche, che catturano il comportamento asimmetrico e fuori fase dell’evoluzione del campo magnetico solare negli emisferi solare nord e sud“, afferma il coautore dello studio Astrid Veronig, professore all’Università di Graz e capo dell’Osservatorio di

Lo studente di dottorato di ricerca di Skoltech e coautore dello studio Shantanu Jain ha sottolineato l’importanza pratica del loro nuovo studio sulle previsioni del ciclo solare: “Questo studio ci consente di determinare con precisione l’evoluzione del ciclo solare con largo anticipo e prepararci in caso di un evento meteorologico spaziale estremo. Con la crescente dipendenza dalla tecnologia nel 21° secolo, un evento meteorologico spaziale estremo può sconvolgere la nostra vita quotidiana in quanto può danneggiare le reti elettriche, le linee di comunicazione e influenzare Internet causando enormi perdite economiche. Tuttavia, tecniche di previsione meteorologica spaziale efficaci e accurate possono aiutarci a prevenire tali scenari”.

“Il nostro lavoro conferma l’alta importanza di uno studio indipendente degli emisferi solari e di una raccolta regolare di dati per loro. Vale anche la pena notare che il nostro metodo può essere utilizzato in tempo reale, possiamo prevedere continuamente l’ampiezza del ciclo sullo sviluppo della fase ascendente di un ciclo solare e aggiornare la previsione quando l’ultimo valore del tasso di crescita è maggiore del precedente. Con i dati attualmente disponibili, prevediamo che la stima più bassa dell’ampiezza dell’attuale ciclo solare (n. 25) sarà 110±26, che è paragonabile al precedente ciclo solare di 11 anni (n. 24)“, afferma la coautrice dello studio e laureata di Skoltech Olga Sutyrina, che sta attualmente perseguendo la sua carriera di ricercatrice presso

“Tali previsioni a medio termine possono basarsi solo su serie di dati passate che ripercorrono l’effettiva evoluzione del ciclo solare nel corso dei secoli. In particolare, questo lavoro ha approfittato del numero di macchie solari appena ricalibrato di WDC-SILSO, combinato con le informazioni emisferiche recuperate dal catalogo fotografico di Greenwich. Questa combinazione di dati ha prodotto una base statistica ancora più ricca per costruire questa nuova tecnica di previsione“, ha commentato il coautore dello studio e capo del World Data Center SILSO Frédéric Clette.

“E qualunque tempesta possa infuriare, auguriamo a tutti un bel tempo nello spazio“, ha concluso Tatiana Podladchikova.

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