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

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

46 pensieri su “Cosa c’è di sbagliato nel Sole? (1ª Parte)

  1. Ciao a tutti complimenti x questo articolo e per quello precedente sul prossimo raffreddamento globale. Vi mando un link riguardante un articolo pubblicato in maggio 2010 su un periodico di geologia in cui vengono riportati i risultai dell’osservazione della variazione dei ghiacciai svizzeri negli ultimi 100 (e delle relazioni che vi sono con le variazioni della temperatura dell’oceano atlantico). In francese.
    Se volete traduzioni sono a disposizione

    http://www.pensee-unique.fr/oceans.html#huss2

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  2. Sandr-io da questo articolo sembra quasi che il Sole si stia comportando come non abbia fatto mai nella sua storia!…mi pare un po’ allarmistico, io spero che questi comportamenti sia ciclici le cui motivazioni a quanto pare sono ancora tutte da scoprire…

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  3. Grazie Sand per il riepilogo, sintetico, chiaro ed esauriente, assolutamente necessario a fare il punto della situazione sul grado di comprensione del nostro Sole da parte di chi lo studia da molto tempo.

    Simpatico il titolo, in cui colgo una certa dose d’ironia, non so se volontaria o meno: il Sole è “sbagliato” perchè certi modelli di previsione (solari e soprattutto climatici) devono essere per forza “giusti” (chissà perchè poi)….. 🙂

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  4. EnzoDD :Sandr-io da questo articolo sembra quasi che il Sole si stia comportando come non abbia fatto mai nella sua storia!…mi pare un po’ allarmistico, io spero che questi comportamenti sia ciclici le cui motivazioni a quanto pare sono ancora tutte da scoprire…

    Di sicuro si sta comportando in un modo che non era mai stato osservato prima. Poi magari 200 (Dalton) o 400 anni fa (Maunder) si era comportato proprio così, ma noi non lo possiamo sapere……

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  5. Scusate se mi ripeto e forse vi nauseo
    Noi viviamo in una società omocentrica, tutto é relativo a noi alla nostra vita, ai nostri ritmi.
    Nello studio dei fenomeni naturali planetari e dei fenomeni geologici bisogna abbandonare il nostro concetto spazio-temporale e adottarne uno a piu ampio raggio. Da omocentrici bisogna acquisire un’attitudine geocentrica, eliocentrica, sistemasolaricocentrica (?!)
    Le forze in gioco sono enormi e i tempi sono dilatati. L’esperienza umana é nulla di fronte a questi fenomeni. Equivale a un granello di sabbia in una spiaggia. Equivale ad un millesimo di secondo rispetto ad un anno. L’uomo si stupisce di fronte a questi eventi perché sono per lui incommensurabili, ma in realtà fanno parte di un sistema di eventi normali a scala planetaria, a scala della terra e del sistema solare.
    Per cui stupiamoci, ma rendiamoci conto che il nostro stupore deriva dalla pochezza e dalla nullità dell’uomo rispetto a questi meccanismi, non dal fatto che essi siano veramente straordinari. rispetto a questo mi sembra che la risposta di Fabio2 dimostri apertura metale e relativizzazione del concetto di “evento eccezionale” o “anomalo”, necessaria ad approcciare questi fenomeni dal giusto punto di vista, non quello dello spettatore ma quello dell’attore.

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  6. Ottimo articolo!

    Ci descrive anhe la grande difficoltà con cui hanno a che fare gli stessi studiosi e fisici solari cn questa nuova situazione mai accaduta a memoria d’uomo(in passato si, ma oggi la possiamo testare cn strumenti ultra moderni che 100 o 200 anni fa nn esistevano!).

    Per quanto i conteggi moderni siano fuorvianti, questo resta un grande minimo, al punto che Hathaway è stato costretto ad abbassare ulteriormente le sue previsioni solari!

    Ovviamente restano quei genialoni del Noaa, che finchè resteranno a galla grazie ai conteggi osceni degli ultimi 2 mesi, nn aggiorneranno i loro forecast.

    Ma il solarflux (ed anche il nia’s count) parla chiaro: da quasi 4 mesi si sta calando progressivamente!

    Simon

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  7. EnzoDD :Sandr-io da questo articolo sembra quasi che il Sole si stia comportando come non abbia fatto mai nella sua storia!…mi pare un po’ allarmistico, io spero che questi comportamenti sia ciclici le cui motivazioni a quanto pare sono ancora tutte da scoprire…

    I minimi solari sono eventi ciclici nella vita della nostara stella. Soltanto che ora rispetto ad un secolo fa abbiamo strumenti che ci permettono l’osservazione in dettaglio dei fenomeni in corso. Esempio SOHO ed SDO

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  8. rispondo alla domanda del titolo…cosa c’è di sbagliato nel sole? assolutamente nulla, l’unica cosa che è sbagliata è l’arroganza di certi scienziati, che dicono “mai visto a memoria d’uomo” riferendosi ad una stella e pretendono di fare una previsione affidabile dell’attività solare basandosi sull’esperienza di osservazioni fatte nel corso di tre o quattro secoli
    la vita di una stella e quella di un uomo mi sembrano due parametri un tantino distanti tra loro 😆

    @simon: guarda, ormai i conteggi del noaa e del sidc li guardo giusto per curiosità, perchè che utilità possono avere se al variare del solar flux (unico indicatore oggettivo dell’attività solare, c’è da ribadirlo) non seguono queste variazioni?
    certo è un peccato perchè così viene a mancare la possibilità di fare confronti con il passato, ma evidentemente ai due enti citati (e qui mi riferisco soprattutto al sidc che dovrebbe garantire la continuità col passato) più di tanto non interessa, noi possiamo farci poco purtroppo

    @giovanni: ho risposto alla domanda che avevi fatto nell’articolo sull’ondata di caldo del giugno ’35, te lo faccio notare perchè mi sa che t’è sfuggita 😉

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  9. Bravo Manuel hai capito perfettamente lo spirito del titolo. Gli scienziati fanno le loro previsioni ma nessuno ha il coraggio di andare dal Sole e dirgli: “Guarda che abbiamo previsto questo per i prossimi anni, cerca di fare come abbiamo programmato”. Al che il Sole fa come hazzo gli pare e gli scienziati prima cercano di manipolare i dati… mi sembra di ricordare qualcosa a tal proposito quando la realtá diverge dai loro modellini… e poi danno la colpa al Sole che non ha capito cosa doveva fare, e poi alla fine si rassegnano e riaggiustano le loro previsioni. Peccato che i modellisti climatici, molto piú arroganti, non “sappiano” fare lo stesso e ammmettere che hanno sbagliato!

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  10. melandroweb :Le effettive conseguenze sul nostro pianeta quali sono?

    Di preciso, nessuno ancora lo sa, inutile girarci incontro. Però ci sono dei sospetti e degli indizi:

    si sospetta ci siano conseguenze, almeno a medio termine, sul comportamento di certi indici teleconnettivi (AO, NAO ad esempio);
    ho letto anche di uno studio che ha individuato una correlazione tra Nino, Nina e comportamento solare;

    e poi c’è l’ormai famoso Minimo di Maunder (ma anche l’Ottimo Medievale, come effetto opposto), con la contemporanea “Piccola Era Glaciale”, ovvero una successione di inverni (ed estati) in media molto più freddi di oggi, iniziati già qualche secolo prima ma concentrati in particolare a cavallo tra ‘600 e ‘700.

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  11. Fabio2 :

    melandroweb :Le effettive conseguenze sul nostro pianeta quali sono?

    Di preciso, nessuno ancora lo sa, inutile girarci incontro. Però ci sono dei sospetti e degli indizi:
    si sospetta ci siano conseguenze, almeno a medio termine, sul comportamento di certi indici teleconnettivi (AO, NAO ad esempio);ho letto anche di uno studio che ha individuato una correlazione tra Nino, Nina e comportamento solare;
    e poi c’è l’ormai famoso Minimo di Maunder (ma anche l’Ottimo Medievale, come effetto opposto), con la contemporanea “Piccola Era Glaciale”, ovvero una successione di inverni (ed estati) in media molto più freddi di oggi, iniziati già qualche secolo prima ma concentrati in particolare a cavallo tra ’600 e ’700.

    qualche cosa gia comincia a vedersi ora in relazione al questo minimo.ma non e ancora nulla.questo minimo ha tutta l”aria di un super minimo che dal mio punto di vista si verica ogni 25-26mila anni.ma e solo la mia personale opinione

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  12. giorgio :

    Fabio2 :

    melandroweb :Le effettive conseguenze sul nostro pianeta quali sono?

    ………

    qualche cosa gia comincia a vedersi ora in relazione al questo minimo.ma non e ancora nulla.questo minimo ha tutta l”aria di un super minimo che dal mio punto di vista si verica ogni 25-26mila anni.ma e solo la mia personale opinione

    Non ci sono ancora elementi concreti per affermarlo: ad esempio, 4 mesi consecutivi di calo del solar flux (ammesso che giugno confermi il calo in corso rispetto a maggio) non bastano a dire che il ciclo 24 sta abortendo; occorrono almeno 5 o 6 cali consecutivi per dire perlomeno che, da quando si osserva il Sole con accuratezza, non è mai accaduto che un parametro del genere si comportasse così durante la fase di crescita del ciclo.

    Aggiungo un altro elemento, che David Hathaway ha speigato in base alla sua esperienza: per cominciare a prevedere il comportamento di un ciclo in fase di crescita occorre attendere 2-3 anni dopo il minimo precedente. Nel caso del ciclo 24 il periodo per capire le cose, stando all’affermazione di Hathaway, sarebbe il 2011.

    Quanto alle conseguenze concrete del minimo sul clima della Terra, possiamo solo attendere alcuni anni, credo una decina, poi trarre le conclusioni in termini di frequenza di inverni, primavere, autunni freddi, estati fresche, avanzamento o meno dei ghiacciai montani (alpini, ad esempio), frequenza e forza di eventi di Nino e Nina, comportamento di indici teleconnettivi come AO, NAO, comportamento di correnti oceaniche come la Corrente del Golfo e infine andamento delle temperature medie.

    Uno o due inverni freddi consecutivi non bastano a dire cose certe, ma costituiscono solo indizi, da verificare con gli altri segnali. Dieci inverni in media più freddi (ad esempio sull’Emisfero Settentrionale o almeno su più di un continente) costituirebbero invece una tendenza generale.

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  13. L’astrofisica sostiene che il funzionamento del sole è chiarito. Le contraddizioni sono messe via.
    Le contraddizioni invece ci sono:
    • Il sole, come le stelle della sequenza principale del diagramma Hertzsprung Russel brucia in maniera stabile. Le stelle che sono uscite dalla sequenza principale, le giganti rosse, le nebulose planetarie sono tutte instabili. Eppure funzionano con reazioni di fusione nucleare come il sole, solo con nuclei più pesanti.
    • La reazione p + p = D + e+ + ? è innescata dalla temperatura ed è esotermica (Le reazioni successive come D + p = He3 + gamma o D + p = H3 + gamma etc in confronto sono istantanee e non determinante per la durata del sole, non coinvolgono un decadimento beta). Dal punto di vista dell’ingegnere chimico questo tipo di reazione o è del tipo “run away” o si ferma. Non conosce equilibrio stabile. L’astrofisica spiega questo dilemma con un equilibrio tra la pressione termodinamica e la pressione gravitazionale (non sono mai riuscito a trovare una trattazione matematica a conferma di questo equilibrio stabile). Se aumenta la pressione termodinamica, la stella si espande e la reazione diventa meno probabile perché i nuclei che reagiscono arrivano meno frequentemente nella vicinanza tra di loro idonea per la reazione. Ma perché questo non vale per le stelle fuori dalla sequenza principale in cui avvengono altre reazioni termonucleari, che però seguono le stesse leggi delle fusioni nucleari e della termodinamica?
    L’astrofisica non tiene conto di altre possibili reazioni:
    Un protone può catturare un elettrone e emettere un neutrino, premesso che l’elettrone abbia un’ energia di almeno 780 keV. Questa reazione però è praticamente assente dato che nell’equilibrio termico del centro del sole, a 15 milioni di gradi, non ci sono elettroni con questa energia.
    C’è però una altro tipo di questa reazione, che è del tipo cattura di un elettrone da parte del protone, che risulta energeticamente possibile:
    Cattura simultanea di un elettrone e di un antineutrino. In questo caso possono essere catturati elettroni di energia più bassa. L’energia mancante verrebbe fornita dall’antineutrino.
    Per l’astrofisica questa reazione è considerata assurda perché l’antineutrino non reagirebbe. Qualcuno dice anche “Ma da dove verrebbero tutti quei antineutrini?”.
    Questa reazione, che dipende poco dalla temperatura, se avvenisse anche in maniera parziale, potrebbe spiegare la stabilità termodinamica del sole.
    Perché la reazione di trasformazione di un protone in un neutrone tramite la cattura simultanea di un elettrone e un antineutrino non può essere osservato sulla terra? O perché non può esistere sulla terra, ma nell’interno del sole sì?
    Gli antineutrini sono presenti nello spazio. Provengono dalle supernovae. Nella seconda fase della supernova un enorme numero di neutroni si trasforma in protoni con l’emissione di un elettrone e un antineutrino.
    Perché questa reazione non è reversibile sulla terra? Risposta: Gli antineutrini non hanno mai l’energia giusta. In condizioni terrestri gli elettroni sono legati. I nuclei catturano un elettrone in stato 1s soprattutto. L’antineutrino dovrebbe avere esattamente l’energia mancante, in maniera precisa (la precisione necessaria è determinabile con la relazione di Heisenberg). Gli antineutrini che arrivano da supernovae hanno traversato strati esterni della stella relativamente freddi e hanno traversato nubi di masse galattiche di idrogeno freddo. Gli antineutrini che potrebbero fare la reazione, l’hanno già fatta. Nello spettro energetico mancano gli antineutrini che possono reagire. Purtroppo non esiste ancora una spettrometria degli antineutrini per vedere se questo è vero.
    Le condizioni all’interno del sole però sono diverse dalle condizioni terrestri. La temperatura e di 15 milioni di gradi, gli elettroni non sono legati, ma hanno un’energia corrispondente all’energia termica dell’ambiente. Le energie degli elettroni mostrano una distribuzione larga. Nello spettro energetico degli antineutrini troviamo le energie complementari a quelli degli elettroni in maniera che la cattura simultanea di elettrone e antineutrino da parte di un protone diventi possibile. Gli antineutrini che arrivano non sono passate attraverso nubi di idrogeno di 15 milioni di gradi. Le energia necessarie non sono state “filtrate via”.
    Se una parte delle reazioni del sole è quella della cattura simultanea di elettrone e antineutrino, oltre alla stabilità termodinamica del sole, si spiega anche una certa variabilità dell’intensità della reazione, in base alla variabilità del flusso di antineutrino, che vengono dall’esterno.
    La superficie del sole reagisce a quello che succede all’interno con un ritardo, causato dalla lentezza della trasmissione di calore attraverso la zone radiativa. Di solito questo ritardo viene indicato in centomila anni.
    Questo calcolo però è basato ull’assunzione che il plasma si comporti come un corpo nero in confronto della radiazione. Conosco un fisico (Mujeeb Hashmi) che ha passato la vita nella fisica del plasma e che sostiene che sia sbagliato applicare le leggi della radiazione del corpo nera al plasma. Attribuisce il non funzionamento degli impianti di fusione nucleare a questo. Se lui ha ragione, il tempo di viaggio del calore dal centro verso la superficie è più corto e l’andamento dell’energia irradiata da sole è un po’ meno lisciato.
    La reazione di cattura simultanea di elettrone e antineutrino spiegherebbe anche perché stelle più grandi bruciano più velocemente. La temperatura è più alta e il numero di elettroni che hanno un’energia sufficiente per questa reazione cresce.

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  14. @Simon

    il tuo commento mi ha fatto un piacere enorme. grazie. sono molto orgoglioso della statua di San Raffaele. Adesso sta su da più di due anni e ha già sopravissuto dei maltempi incredibili. Tu la statua l’hai vista? Si vede dall’autostrada tangenziale est in vicinanza di cascina Gobba.

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  15. elmar :

    @Simon

    il tuo commento mi ha fatto un piacere enorme. grazie. sono molto orgoglioso della statua di San Raffaele. Adesso sta su da più di due anni e ha già sopravissuto dei maltempi incredibili. Tu la statua l’hai vista? Si vede dall’autostrada tangenziale est in vicinanza di cascina Gobba.

    Sn anni che nn capito a Milano, ma ti prometto che se dovessi capitarci, una sbirciatina la darò!

    ancora complimenti, per e è un onore averti tra gli utenti NIA!

    😉

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  16. elmar :
    L’astrofisica sostiene che il funzionamento del sole è chiarito. Le contraddizioni sono messe via.
    Le contraddizioni invece ci sono:

    Osservazione corretta, ma anche Hathaway e Svaalgard, han finalmente ammesso che il modello attuale è parzialmente errato, e ci stanno lavorando.
    Quello che mi è piaciuto della tua sintesi, è che ci sei arrivato da solo!

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