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Una missione spaziale cerca di scoprire perché il plasma attorno al sole è 300 volte più caldo della sua superficie


Coroa solar registrada durante eclipse de 2019.  — Foto: Arquivo pessoal/Marcelo Domingues

Il sole, la nostra stella privata, contiene molti segreti. Anche a una distanza di “solo” 150 milioni di chilometri, abbiamo ancora molte domande senza risposta. Inutile dire che, essendo la fonte vitale di energia che mantiene il ciclo di vita sulla Terra, questa è una situazione imbarazzante.

Con la crescente dipendenza da tecnologie di rete satellitare come la comunicazione e la geolocalizzazione, o anche dalla vasta rete di distribuzione dell’elettricità, è fondamentale comprendere gli stati d’animo del sole. Ricordiamo che nei momenti in cui l’attività magnetica del sole è intensa, le tempeste solari possono rovinare i satelliti in orbita attorno alla terra o persino le centrali elettriche sulla sua superficie. Per questo motivo, le agenzie spaziali e gli istituti di ricerca mantengono un programma continuo di studi sul Sole. Sia sulla Terra che nello spazio.

Ad esempio, la NASA mantiene almeno quattro satelliti che monitorano il sole in ogni momento. Lo scopo di questa flottiglia è di registrare il comportamento del Sole, come ad esempio la comparsa di nuove macchie solari e la comparsa di rigonfiamenti. Nel tempo e con il logging continuo, i modelli che descrivono il comportamento del sole e aiutano a prevedere il verificarsi di tempeste violente miglioreranno e impareremo a evitare situazioni catastrofiche.

Ma anche con così tanto monitoraggio, una delle domande più antiche e intriganti sul sole rimane senza risposta.

I modelli fisici e i dati indiretti ci consentono di dedurre che il sole è più caldo al suo interno. Naturalmente, è qui che si verifica la fusione nucleare che genera la sua energia. Mentre ci allontaniamo dal suo nucleo, cioè verso la sua superficie, la temperatura diminuisce. Partendo dal nucleo a circa 15 milioni di gradi Celsius , raggiungiamo la superficie del Sole (la parte che vediamo effettivamente) a una temperatura appena sotto i 6.000 gradi . Da questo punto in poi, la temperatura scende bruscamente, perché dopo tutto usciamo dal sole e siamo nello spazio.

Ma la storia non è esattamente così.

Dalla fotosfera del Sole (il termine corretto per “superficie” di cui ho parlato prima) c’è una struttura molto grande costituita da un “vento” di plasma chiamato corona solare . Questa corona si estende per milioni di miglia attorno al sole, spesso più concentrata in alcuni punti che in altri. Questa parte è sempre rivelata nelle eclissi solari. Fin qui tutto bene, ma conosci la temperatura lungo questa struttura? Tra 1 e 5 milioni di gradi Celsius!

Sì, il sole ha una parte nello spazio più calda del suo punto di partenza: la corona appare in un punto della fotosfera dove la temperatura è di 6.000 gradi, per proiettare nello spazio e misteriosamente riscaldarsi fino a più di 1 grado. milioni di gradi.

Coroa solar capturada durante eclipse de 2017 — Foto: Arquivo pessoal/Marcelo Domingues

Corona solare catturata durante l’eclissi 2017 – Foto: archivio personale / Marcelo Domingues

Uno degli obiettivi della missione Parkes , l’astronave che sta studiando il Sole a una distanza attuale di 25 milioni di chilometri, circa la metà della distanza Sole-Mercurio, sta proprio cercando di capire come la corona solare può essere così calda come le regioni più centrali del Sole. Il sospetto sta nelle cosiddette “onde magnetiche” generate all’interno del Sole e propagate al Sistema Solare.

L’origine di queste onde è ancora oggetto di dibattito tra i fisici solari. È noto per essere generato dalle vibrazioni del campo magnetico del Sole. Il processo è lo stesso di quando si suona una corda di chitarra elettrica, facendo vibrare il campo magnetico circostante. L’idea di base è che l’energia trasportata da queste onde renderebbe caldo la corona solare.

Parker Solar Probe: Entenda missão da Nasa para explorar o Sol

 

Tali onde magnetiche si verificano spesso e sono registrate ad esempio da strumenti a bordo dei satelliti in orbita attorno alla Terra. Ma dopo aver percorso 150 milioni di chilometri, le onde sono già mescolate, per così dire, impedendo un’analisi più accurata. Ecco perché la sonda è stata inviata così vicino al sole.

La missione di Parker è avvicinarsi ancora di più al Sole nei prossimi anni eseguendo manovre di sorvolo su Venere. Il prossimo è previsto per il 26 dicembre di quest’anno e, di conseguenza, la distanza della navicella spaziale dal sole dovrebbe ridursi a 19 milioni di chilometri. Successivamente, la navicella spaziale eseguirà altre cinque manovre nel suo genere, riducendo la sua distanza dal Sole a meno di 7 milioni di chilometri alla vigilia di Natale del 2024! A questa distanza possiamo dire che toccherà il sole, poiché sarà posizionata nelle parti più esterne della sua corona.

La posizione privilegiata di Parker ci consentirà di studiare le onde magnetiche del Sole da una distanza in cui queste non si sovrappongono e interferiscono tra loro. Con questi dati, speriamo, il team della sonda cercherà di capire come il plasma solare si riscalda più di 300 volte al di fuori del sole e quindi rispondere a questa domanda quasi centenaria.

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Il vero colore del Sole

Sebbene é rappresentata come una stella arancione, gialla e persino rossa, nessuno di questi colori è in realtà ciò che il sole é in realtá.

Qual é a cor do Sol?

È comune vedere il Sole rappresentato nel colore arancione o anche in tonalità vicino al rosso . Tuttavia, come tutte le altre stelle, il Sole produce la propria luce attraverso il processo di fusione nucleare. Durante queste intense reazioni, tutte le lunhezze d´onda dello  spettro elettromagnetico sono prodotte, dall´infrarosso ai raggi gamma, passando attraverso tutte le lunghezze d’onda della luce visibile, dal viola al rosso (tra 380 nm e 720 nm). Pertanto, il sole è bianco.

Le sfumature di giallo e rosso che vediamo guardando il Sole sorgono a causa della dispersione dei raggi solari mentre entrano nell’atmosfera. Guardate la seguente foto:


Sole visto dall’esterno dell’atmosfera terrestre

Quando la luce prodotta dal Sole raggiunge l´atmosfera terrestre, alcune piccole lunghezze d’onda, come il viola e il blu, sono immediatamente disseminate dalle piccole particelle che compongono l’atmosfera. Questo fenomeno è chiamato scattering di Rayleigh e si verifica solo nei casi in cui le particelle illuminate sono molto più piccole della lunghezza d’onda della luce incidente, ed è quindi un fenomeno molto più frequente nei gas .

In questo modo, le lunghezze d’onda maggiori, come l’ arancione e il rosso , possono passare attraverso l’atmosfera senza essere ampiamente disperse , quindi il cielo è di colore blu , e la nostra fonte di luce, il Sole, è arancione o rosso .

Con il cambiamento dell’angolo di incidenza della luce solare, durante il tramonto, ad esempio, la distanza percorsa dalla luce solare è maggiore e l’assorbimento delle lunghezze d’onda minori è ancora più evidente. Hai notato che durante lo zenit (a mezzogiorno) il colore del sole è molto più vicino al bianco ? Ciò è dovuto alla minore distanza percorsa dai raggi solari e, di conseguenza, alla minore dispersione dei colori blu e viola .

Perché, allora, vediamo il cielo blu e non viola ? La risposta sta nella sensibilità alla luce. Le cellule specializzate nel color picking , chiamate coni, rispondono meglio allo stimolo di luce la cui lunghezza d’onda si trova tra il verde e il blu (circa 508 nm) rispetto all’ultravioletto, quindi questi toni sono più visibili per noi.

Il Sole è classificato come una stella di sequenza principale , cioè trasforma gli atomi di idrogeno in atomi di elio per produrre la sua energia. All’interno di questa classificazione astronomica, il Sole è considerato una stella nana gialla . La sua categoria, tuttavia, non ha a che fare con la sua colorazione, ma con il suo diametro e la temperatura della sua superficie , di circa 5800 K.

Inoltre, sebbene la radiazione solare abbia tutte le lunghezze d’onda visibili, il Sole non le produce con la stessa intensità, cioè alcune frequenze sono prodotte con maggiore potenza dal Sole. Tra i colori visibili, la regione blu è la più prodotta dal sole, per esempio.

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Nuova importante scoperta sulla rotazione del nucleo del Sole

Un gruppo internazionale di ricerca composto da astronomi ha scoperto un nuova importante caratteristica del nucleo del Sole, che fino ad oggi si credeva che girasse ad una velocità paragonabile a quella delle sua superficie.

La nuova ricerca rivela che invece la velocità di rotazione del nucleo del Sole è più alta di 4 volte circa rispetto a quella della superficie del Sole stesso. Secondo Roger Ulrich dell’UCLA (University of California, Los Angeles), che ha studiato il Sole per oltre 40 anni, “è una sorpresa ed è anche eccitante pensare che potremmo aver scoperto una reliquia che dimostra com’era il sole 4,6 miliardi di anni fa quando si è formato”.

La spiegazione più plausibile è che il nucleo non sia altro che quello che fu il sole nel periodo della sua formazione, mentre tutta la massa successiva si è accumulata in seguito e gira più lentamente rispetto a quella centrale. Si ipotizza che il vento solare del nucleo abbia rallentato tutta la parte più esterna della stella.

Il team di ricerca ha studiato le onde sonore nell’atmosfera del Sole, alcune delle quali penetrano nel nucleo ed interagiscono con questo, per poi riflettersi e dirigersi di nuovo verso la superficie: le onde acustiche incontrano le onde di gravità, che sono onde generate quando un fluido viene disturbato e la gravità deve riassestarne la superficie (come quando si formano le onde sulla superficie del mare). La riflessione delle onde acustiche verso l’esterno del sole ha permesso lo studio delle onde di gravità, sfruttando SoHO (Solar and Heliospheric Observatory), una sonda che orbita tra il Sole e la terra (parallelamente al nostro pianeta). Per l’analisi sono stati sfruttati dati raccolti da ben 16 anni di osservazioni.

FONTE: phys.org

Fonte : http://tech.everyeye.it/notizie/nuova-scoperta-sulla-rotazione-del-nucleo-del-sole-300514.html

Radiazioni cosmiche in aumento del 13 per cento dal 2015

Quasi una volta alla settimana, Spaceweather.com e gli studenti di Earth to Sky Calculus liberano dalla California i palloni aereostatici che raggiungono la stratosfera. Questi palloncini sono dotati di sensori che rilevano le radiazioni dei Raggi Cosmici. I raggi cosmici possono sfiorare le nuvole, attivare un fulmine e penetrare negli aeroplani. Inoltre, ci sono vari studi ( 1, 2, 3, 4) che collegano li collegano all’aumento delle aritmie cardiache e alla morte cardiaca improvvisa. Le ultime misurazioni mostrano che si sono intensificate del 13% dal 2015. Ma perché aumentano? La ragione principale è il Sole. Quando si verificano le Esplosioni di Massa Coronale (CME), queste spazzano via i raggi cosmici prima che raggiungano la Terra. Durante il Massimo Solare, i CME sono abbondanti e i raggi cosmici sono contenuti. Attualmente, il Ciclo Solare si muove verso il minimo solare, permettendo il ritorno dei raggi cosmici. Un altro motivo potrebbe essere l’indebolimento del campo magnetico della Terra, che aiuta a proteggerci dalla radiazione spaziali.

Fonte : http://geoscienze.blogspot.it/2017/05/radiazioni-cosmiche-in-aumento-del-13.html

Eliosfera: con o senza coda?

Uno studio presentato sulla rivista Nature Astronomy mette in crisi il modello secondo cui l’eliosfera, ovvero la bolla di influenza del campo magnetico solare, avrebbe una forma allungata, come la coda di una cometa. I dati indicano una forma simmetrica, dovuta probabilmente a un campo magnetico interstellare molto più intenso del previsto

Pare che il sistema solare sia circondato da un enorme campo magnetico di forma sferica dovuto alla presenza del Sole. A suggerirlo sono i dati raccolti dalla missione Cassini, dalle due sonde Voyager e dal satellite Interstellar Boundary Explorer (Ibex). I risultati sono in contraddizione con la teoria attualmente più accreditata, secondo cui la magnetosfera solare ha una forma oblunga, simile alla scia di una cometa. Il colpevole sarebbe il campo magnetico interstellare, molto più intenso di quanto previsto.

Grazie a una serie di dati provenienti dalle sonde Cassini, Voyager e Ibex, abbiamo scoperto che l’eliosfera potrebbe essere molto più arrotondata di quanto pensassimo. Questa illustrazione mostra un modello aggiornato. Crediti: Dialynas, et al.

Il Sole emette un flusso costante di particelle, chiamato vento solare, che colpisce tutto il sistema solare, arrivando fino all’orbita di Nettuno. Tale vento crea una bolla, detta eliosfera, del diametro di circa 40 miliardi di chilometri. Per oltre 50 anni il dibattito circa la forma di questa struttura ha favorito l’ipotesi di una bolla di forma allungata, con una testa arrotondata e una coda. I nuovi dati coprono un intero ciclo di attività solare (11 anni circa) e mostrano che la realtà potrebbe essere molto diversa: l’eliosfera sembra avere entrambe le estremità arrotondate, assumendo una forma quasi sferica. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Astronomy.

«Al posto di una coda allungata abbiamo scoperto che l’eliosfera ha l’aspetto di una bolla, e questo a causa di un campo magnetico interstellare molto più intenso di quanto avessimo previsto», spiega Kostas Dialynas dell’Accademia di Atene, primo autore dello studio.

Oltre a esplorare Saturno e il suo sistema di anelli e satelliti, la sonda Cassini ha studiato anche il comportamento del vento solare, indagando in particolare ciò che accade alle sue estremità. Quando le particelle cariche provenienti dal Sole incontrano gli atomi di gas neutro del mezzo interstellare, lungo la vasta area di confine chiamata eliopausa, possono avvenire scambi di cariche, e alcuni atomi possono essere spinti verso il sistema solare e venire misurati da Cassini.

Molte stelle mostrano strutture a forma di coda di cometa, da cui l’idea che anche il nostro sistema solare possa essere fatto così. Dalla sinistra in alto e proseguendo in senso orario, le stelle: LLOrionis, BZ Cam e Mira. Crediti: NASA/HST/R.Casalegno/GALEX

«La sonda Cassini è stata progettata per studiare gli ioni intrappolati nella magnetosfera di Saturno», dice Tom Krimigis della Johns Hopkins University, team leader per strumenti sulle sonde Voyager e Cassini, e coautore dello studio. «Non avremmo mai pensato di poter vedere e studiare anche i confini dell’eliosfera».

Poiché le particelle che compongono il vento solare viaggiano a velocità pari a frazioni della velocità della luce, i loro tragitti dal Sole all’eliopausa richiedono anni. Con il variare del numero di particelle, ovvero con la modulazione dovuta all’attività solare, occorrono anni perché questa si rifletta nella quantità di atomi misurati da Cassini. I dati recenti hanno mostrato qualcosa di inaspettato: le particelle provenienti dalla “coda” dell’eliosfera riflettono i cambiamenti del ciclo solare in modo molto simile a quelle provenienti dalla sua “testa”.

I dati raccolti dalle missioni della Nasa Cassini, Voyager e Ibex mostrano che l’eliosfera è molto più compatta e simmetrica di quanto pensassimo. L’immagine a sinistra mostra il modello supportato dai dati, mentre quella a destra mostra il modello a coda estesa, che era stato assunto come il più valido fino ad ora. Crediti: Dialynas, et al. (a sinistra); Nasa (a destra)

«Se la coda dell’eliosfera fosse allungata come quella di una cometa, gli effetti dovuti al ciclo solare dovrebbero apparire molto più tardi», spiega Krimigis. Dato che questo non accade, ma invece le tempistiche sono piuttosto simili, significa che, in direzione della coda, l’eliopausa si trova più o meno alla stessa distanza di quanto avviene per la testa. Dunque l’eliosfera deve avere una forma molto più simmetrica del previsto.

I dati raccolti dalle sonde Voyager hanno inoltre mostrato che il campo magnetico interstellare è più intenso rispetto alle stime fornite dai modelli. Questo significa che la forma arrotondata dell’eliosfera potrebbe essere dovuta all’interazione del vento solare con questo campo magnetico, che spingerebbe l’eliopausa verso il Sole. La struttura dell’eliosfera svolge un ruolo importante nel modo in cui le particelle provenienti dallo spazio interstellare, chiamate raggi cosmici, raggiungono il sistema solare interno, arrivando fino alla Terra.

Per saperne di più:

 

Fonte : http://www.media.inaf.it/2017/04/26/eliosfera-con-o-senza-coda/