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Quando il pericolo viene dal Sole

Un gruppo interdisciplinare statunitense ha fatto il punto sul fenomeno di “meteorologia spaziale” – generato dalle eruzioni solari che scuotono il campo magnetico terrestre – per cui si producono correnti elettriche parassite a livello del suolo, potenzialmente dannose per linee elettriche, condutture e ferrovie. «Tali effetti sono presumibilmente poco probabili alle nostre latitudini in situazioni ordinarie, ma eventi di space weather estremi non risparmierebbero neppure la nostra penisola», commenta Mauro Messerotti dell’Inaf

Il Sole ci ristora di luce e di calore, ma a volte la sua esuberanza mette a rischio – oltre a determinate reti satellitari – alcuni impianti tecnologici costruiti sulla Terra. È così nata di recente una specifica disciplina scientifica per studiare, prevedere gli effetti e mitigare l’impatto delle eruzioni solari. Tale scienza viene chiamata space weather, temine che potremmo tradurre con meteorologia spaziale, avendo però ben presente che c’entra poco o nulla con le usuali previsioni del tempo atmosferico.

Animazione di un’espulsione di massa coronale come vista da due osservatori solari spaziali e uno strumento basato a terra. L’immagine in color oro è stata ottenuta della sonda NASA Solar Dynamics Observatory, l’immagine in blu dal coronografo K-Cor del Manua Loa Solar Observatory e l’immagine in rosso dalla sonda ESA/NASA Solar and Heliospheric Observatory. Crediti: NASA/ESA/SOHO/SDO/Joy Ng e MLSO/K-Cor

Proprio sul primo numero annuale della rivista tematica Space Weather è stato pubblicato un insieme di studi che riassumono lo stato dell’arte delle conoscenze su uno dei fenomeni di maggiore interesse pratico della meteorologia spaziale, le correnti geomagneticamente indotte (Gic = geomagnetically induced currents) e sulla loro capacità di danneggiare sistemi come quelli per la distribuzione dell’energia.

Il Sole emette regolarmente un flusso costante di materiale magnetico solare, il vento solare, ma occasionalmente erutta anche enormi nubi di plasma tramite le cosiddette espulsioni di massa coronale. Questo materiale interagisce con il campo magnetico terrestre, causandone dei cambiamenti temporanei che possono, a loro volta, creare correnti elettriche – le Gic, appunto – appena sotto la superficie terrestre.

Strutture metalliche lunghe e sottili in prossimità del terreno, come tubature sotterranee, ferrovie e linee elettriche, possono fungere da conduttori per queste correnti parassite. Correnti che, in condizioni estreme, possono causare un blackout temporaneo sulla linea elettrica interessata, malfunzionamenti dei sistemi di segnalazione ferroviari, falsi allarmi nei sistemi di controllo delle condotte sotterranee, come gli oleodotti.

I nuovi studi pubblicati sono frutto dell’incontro, sotto l’egida della Nasa, tra specialisti statunitensi di varie branche, come fisici solari, esperti dell’eliosfera e della magnetosfera, ingegneri elettrotecnici e responsabili della gestione di emergenze, che per la prima volta si sono ritrovati insieme a discutere su questo argomento. Il lavoro preparatorio dell’incontro è già stato utilizzato dalla Federal Energy Regulatory Commission (Ferc) americana per redigere i nuovi standard a cui le compagnie energetiche devono adeguarsi per rispondere a eventuali danneggiamenti provocati da correnti geomagneticamente indotte.

 

I cambiamenti repentini nel campo magnetico terrestre provocati da tempeste geomagnetiche, attraverso un processo chiamato induzione elettromagnetica creano correnti elettriche, che possono fluire attraverso binari ferroviari, condutture sotterranee e reti elettriche. Crediti: NASA

E in Italia? « Fisici solari ed ingegneri dell’industria italiana hanno sviluppato assieme diversi progetti di successo nell’ambito dello space weather, con particolare attenzione alle applicazioni spaziali», risponde a Media Inaf Mauro Messerotti dell’Osservatorio astronomico Inaf di Trieste. «D’altra parte non esistono ancora studi approfonditi specifici per l’Italia per la valutazione del rischio determinato da correnti geomagneticamente indotte, in grado di provocare – ad esempio – blackout elettrici ed interferenze con il sistema di segnalazione ferroviaria. Tali effetti sono presumibilmente poco probabili alle nostre latitudini in situazioni ordinarie, ma eventi di space weather estremi non risparmierebbero neppure la nostra penisola. Gli specialisti di meteorologia spaziale stanno infatti valutando approfonditamente gli eventi estremi, caratterizzati da bassa probabilità di occorrenza ma impatti catastrofici».

«Tuttavia», osserva in conclusione Messerotti, «non è banale condurre tali ricerche in Italia, anche per la difficoltà di ottenere in modo sistematico dati di monitoraggio dalle compagnie elettriche, dalle compagnie che gestiscono gli oleodotti e dalle compagnie ferroviarie. La via della consapevolezza e dell’essere preparati a reagire è ancora lunga ed in salita».

Fonte : http://www.media.inaf.it/2017/04/20/quando-pericolo-viene-dal-sole/

Bit solari ripresi dalla rete …

Nessuna macchia sul sole per 15 giorni

Le immagini, riprese dal Solar Dynamics Observatory della Nasa, mostrano il recente periodo di calma della nostra stella. Il periodo più lungo dal 2010

Per quindici giorni il Sole si è mostrato immacolato: privo di macchie visibili o altri segni di attività magnetica sulla sua superficie. Il fenomeno, ripreso dal telescopio del Solar Dynamics Observatory (Sdo) della Nasa è il più lungo dal 2010, cioè dall’ultimo minimo solare, la fase di minore attività nel ciclo solare. E come spiegano i ricercatori della Nasa, non è un caso: il periodo di calma appena terminato è infatti un’indicazione che ci ricorda come la nostra stella stia viaggiando spedita verso il prossimo minimo solare, previsto tra il 2019 e il 2020.

L’attività del Sole, spiegano gli esperti dell’Agenzia Spaziale Americana, segue un ciclo naturale di esattamente 11 anni, segnato da due estremi: massimo e minimo solare. Per riconoscere in che fase del ciclo ci troviamo è possibile utilizzare le macchie solari, le zone più scure che si vedono spesso nelle foto della nostra stella, che indicano regioni in cui è presente una forte attività magnetica. Per questo, la diminuzione di macchie osservata tra il 7 e il 22 marzo è un sintomo che ci lascia intuire la progressione verso il prossimo minimo solare. Nell’immagine diffusa dal Solar Dynamics Observatory la recente fase di calma viene messa a paragone con il panorama che offriva la stella il 27 febbraio 2014, durante l’ultimo periodo di massima attività.

Come il Sole scalderà la Terra

Ricercatori svizzeri hanno cercato di predire l’evoluzione dei prossimi anni per capire i cambiamenti climatici

Le simulazioni numeriche suggeriscono che le variazioni dell’attività solare potrebbe avere una valenza misurabile. Stando ai lavori finanziati dal Fondo nazionale svizzero, il riscaldamento terrestre indotto dalle attività umane, potrebbe registrare un leggero rallentamento nei prossimi anni.

Il Sole e le sue attività costituiscono un parametro importante per la valutazione delle fluttuazioni delle temperature terrestri. Le variazioni modificano l’irraggiamento sulla Terra. Determinare se queste variazioni esercitano o meno un’influenza misurabile sul clima terrestre costituisce una delle questioni centrali della ricerca climatica.

Lo studio realizzato da ricercatori dell’Osservatorio psico-meteorologico di Davos, dell’Eawag, del Politecnico di Zurigo e dell’Università di Berna sono riusciti, grazie a simulazioni numeriche molto complesse, a stabilire una solida valutazione dell’influsso dei raggi solari sulle temperature terrestri e a tracciare una previsione per i prossimi 100 anni. Quando l’attività solare sarà al minimo, la temperatura terrestre perderà 0,5°. Ciò che però non compenserà il rialzo dei valori causato dalle attività umane, pur rimanendo comunque di estrema importanza.

Fonti :

http://www.galileonet.it/2017/03/sole-immacolato-15-giorni-periodo-piu-lungo-dal-2010/

http://www.rsi.ch/news/vita-quotidiana/eta-beta/Come-il-Sole-scalder%C3%A0-la-Terra-8905231.html

 

 

Tempeste solari: 16 anni di dati raccolti dai Gps

Sviluppati nei laboratori di Los Alamos e montati a bordo degli stessi satelliti che usiamo ogni giorno con i nostri navigatori e smartphone, i sensori mettono a disposizione dati preziosi per prevedere fenomeni estremi. Mauro Messerotti (Inaf): «Si tratta della più completa copertura osservativa mai effettuata»

Sono oltre 16 anni di dati, li hanno raccolti con sensori a bordo dei satelliti Gps e da oggi, per la prima volta nella storia, sono stati resi disponibili al pubblico. Per ordine della Casa Bianca: qui il decreto dell’ottobre scorso, da significativo titolo “Coordinating Efforts to Prepare the Nation for Space Weather Events” con il quale l’ex presidente degli Stati Uniti Barack Obama ne aveva ordinato la diffusione. Ma di che dati si tratta? Sono tutte misure relative allo space weather: espressione inglese traducibile come ‘meteorologia spaziale’, anche se nulla ha a che fare con le comuni previsioni del tempo, riferendosi alle condizioni ambientali nello spazio esterno – dunque a fenomeni come le tempeste solari. Dati d’importanza cruciale per comprendere come proteggere al meglio infrastrutture critiche sensibili alle tempeste magnetiche quali, ad esempio, i satelliti, gli aerei, le reti di comunicazione, i sistemi di navigazione e la rete elettrica.

I sei piani orbitali lungo i quali i satelliti Gps volano intorno alla Terra. La configurazione rappresentata nell’immagine mostra le orbite poco prima dell’inizio della più grande tempesta geomagnetica dell’attuale ciclo solare, avvenuta il 17 marzo 2015. Le linee orbitali più scure indicano la posizione dei satelliti in quel momento, mentre quelle più tenui mostrano dove si trovavano 12 ore prima. Crediti: Los Alamos National Laboratory.

«Gli strumenti di monitoraggio dello space weather sviluppati a Los Alamos sono in funzione da decenni sui satelliti Gps», dice Marc Kippen, responsabile del programma del Los Alamos National Laboratory, in New Mexico, che ha messo a punto i sensori per la meteorologia spaziale. «Degli oltre 30 satelliti Gps statunitensi in orbita, a oggi sono 23 ad avere a bordo questi strumenti. Se moltiplichiamo il numero dei satelliti impegnati nella raccolta dati per gli anni di attività, otteniamo oltre 167 “anni satellitari”: una quantità d’informazioni davvero senza precedenti».

I sensori a bordo dei Gps sviluppati a Los Alamos, in orbita a circa 20mila km di quota, misurano senza sosta l’energia e l’intensità delle particelle cariche, per lo più elettroni e protoni, eccitate e intrappolate nel campo magnetico terrestre. Sono le particelle che formano le fasce di Van Allen. Ciascun sensore effettua una misura delle fasce ogni sei ore, dunque l’attuale costellazione di satelliti Gps consente d’avere 92 misure complete al giorno. Nel complesso, un archivio globale e continuo della variabilità di queste fasce negli ultimi 16 anni, comprese le interazioni con le tempeste solari: informazioni di valore inestimabile per sviluppare modelli efficaci di previsione dello space weather.

«La disponibilità dei dati raccolti dai sensori dei satelliti della costellazione Gps nel corso di 16 anni rappresenta una grande opportunità per una migliore comprensione della fisica della fascia di Van Allen esterna, popolata da elettroni di origine cosmica e solare», spiega a Media Inaf Mauro Messerotti, fisico solare all’Inaf di Trieste. «Si tratta infatti della più completa copertura osservativa mai effettuata, in quanto le orbite dei satelliti Gps campionano con continuità questa regione del geospazio».

«L’analisi dei dati consentirà di affinare significativamente i modelli che descrivono struttura e popolazione di questa regione dello spazio circumterrestre, continuamente attraversata da un gran numero di satelliti, i quali possono subire malfunzionamenti e, nei casi più estremi, danni irreparabili», sottolinea Messerotti. «Si potranno infatti studiare con grande livello di dettaglio eventi di space weather estremi già identificati nel periodo delle osservazioni con i detector di particelle dei satelliti Gps».

Per saperne di più:

 

Fonte : http://www.media.inaf.it/2017/02/01/sensori-gps-tempeste-solari/

Le battaglie del Sole

Un team di ricerca del New Jersey Institute of Technology ha individuato una nuova relazione tra macchie solari ed eruzioni, i fenomeni che agitano la superficie della nostra stella. I risultati su Nature Communications

La superficie del Sole non è affatto un ambiente tranquillo. E cambia in continuazione: in alcune fasi del ciclo solare, la nostra stella appare agli astronomi interamente ricoperta da puntini più scuri. Si tratta delle macchie solari, o sunspot, la cui rotazione sulla superficie del Sole è da tempo ritenuta responsabile di episodi molto violenti chiamati eruzioni solari: improvvise esplosioni (dette anche brillamenti) che causano forti radiazioni elettromagnetiche con una conseguente espulsione di particelle cariche nello spazio. In base a questa teoria, il moto delle macchie solari provoca l’energia necessaria per ‘esplodere’ sotto forma di eruzioni solari. Ma un gruppo di ricerca del New Jersey Institute of Technology (NJIT) ha individuato per la prima volta un meccanismo in un certo senso inverso: secondo gli scienziati, le eruzioni solari hanno a loro volta un importante impatto sui sunspot. In che modo ?

Aumentandone la velocità di rotazione: i ricercatori affermano che i brillamenti inducono le macchie solari a ruotare molto più velocemente di quanto normalmente si osserva prima delle eruzioni. Questi risultati, pubblicati su Nature Communications, sono stati ottenuti sulla base delle immagini ad alta risoluzione catturate da New Solar, il telescopio di 1.6 metri del NJIT.

“Pensiamo che la rotazione delle macchie solari generi l’energia magnetica rilasciata sotto forma di eruzioni – spiega Chang Liu, prima firma dell’articolo – ma allo stesso tempo abbiamo osservato che le eruzioni possono indurre le macchie a ruotare circa 10 volte più velocemente. Questo ci mostra la natura potente e magnetica dei bagliori solari”.

Questi nuovi dati aiutano anche a definire la dimensione spazio-temporale delle macchie solari, descrivendo in modo preciso la loro rotazione progressiva e non uniforme. Informazioni essenziali per l’evoluzione della fisica del Sole, quella disciplina che studia le affascinanti e movimentate ‘battaglie’ sulla superficie della nostra stella.

Fonte : http://www.asi.it/it/news/le-battaglie-del-sole

I segni del ciclo solare SC25 visti superficialmente dal campo magnetico toroidale

Interessante articolo recente pescato in rete. I passi più significativi…

Analizzando la componente del campo toroidale (dati raccolti dal Solar Dynamics Observatory / immagini eliosismiche magnetiche di – SDO / HMI – e Wilcox Solar Observatory – WSO -, osserviamo i primi segni del prossimo ciclo solare apparsi alle alte latitudini. WSO ha fornito i dati per gli ultimi quattro cicli delle macchie solari, mentre SDO per gli ultimi sei anni.

Figura 1 – La direzione misurata della componente dei campi magnetici toroidali da maggio 1976 al giugno 2016. Le frecce e i colori indicano la direzione desunta del campo da est-ovest. I colori rosso e blu rappresentano rispettivamente la polarità dei campi negativi e positivi. L’intensità del colore indica l’entità dell’inclinazione media.

La componente toroidale mostra chiaramente la durata dei cicli solari (Fig. 1). Dopo il massimo del ciclo delle macchie solari, il ciclo successivo inizia alle alte latitudini con il campo toroidale che inizia a cambiare direzione, con cambiamenti nei segni della polarità. Raggiunto l’equatore, il ciclo raggiunge il minimo, mentre per passare al ciclo successivo occorrono almeno quattro anni.  Al ciclo tipico di “11 anni”, occorrono circa 16 anni per passare da l’alta a bassa latitudine.

Figura 3 – La figura 3 mostra la stessa analisi effettuata con i dati WSO. Qui viene misura la differenza fra l’inclinazioni delle due polarità. 

Entrambe le figure 1 e 3 mostrano l’inizio del ciclo 25 alle alte latitudini meridionali. Questo dato, combinato con i rapporti precedenti che riguardano l’intensità del campo magnetico polare dell’emisfero sud e l’intensità del campo magnetico polare nel passato minimo (dati del 2008), confermano che il ciclo 25 esiste e probabilmente avrà una forza simile a ciclo 24.

 

References

[1] Shrauner, J.A., Scherrer, P.H., 1994, Solar Phys, 153, 131, (DOI: 10.1007/BF00712496)
[2] Lo, L., Hoeksema, J.T., Scherrer, P.H., ASP Conf. Series. 428, (2010ASPC..428..109L)

 

Fonte : http://hmi.stanford.edu/hminuggets/?p=1657

 

Michele