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L’effetto mareale planetario sull’attività solare

Misteri del Sole, Scopriamo il Sole

Georgieva K., Semi P.A., Kirov B, Obridko V.N., Shelting B.D

1 – STIL-BAS, Sofia, Bulgaria

2 – private programmer, Prague, Czech Republic

3 – IZMIRAN, Troitsk, Russian Federation


Abstract


Nel lungo termine le variazioni dell’attività solare possono modulare l’attività geomagnetica e il clima della Terra. Per comprendere questi effetti, è necessario prima capire che cosa provoca le variazioni dell’attività solare. Alla base della attività solare/dinamo solare c’è la conversione da campo poloidale solare in campo toroidale e viceversa da campo toroidale in campo poloidale e successivamente nel prossimo ciclo solare con opposte polarità magnetiche. Un ruolo importante in questo processo è la circolazione lungo i meridiani verso i poli solari in superficie e la circolazione equatoriale alla base della zona convettiva solare. La velocità superficiale di modulazione è essenziale per la rigenerazione del campo poloidale dal campo toroidale delle macchie solari precedenti e il tasso della circolazione profonda determina la generazione del campo toroidale nel ciclo successivo. I nostri studi precedenti mostrano che la velocità della circolazione verso la superficie dei poli è determinante per l’intera catena di correlazioni. Qui mostriamo che la velocità della circolazione verso i poli in superficie è modulata dalle forze di marea dei pianeti maggiori.

La variabilità solare più importante è il ciclo di 11 anni ~ del numero di macchie solari. Ne l’ampiezza, ne la durata del ciclo delle macchie solari sono costanti. Alcuni modelli della dinamo solare, cercano di spiegare questa variabilità con l’introduzione della fluttuazione stocastica (ad esempio Charbonneau e Dikpati, 2000; Bushby e Tobias, 2007).

http://it.wikipedia.org/wiki/Segnale_stocastico

Tuttavia, i parametri del ciclo delle macchie solari sembrano variare con una certa periodicità. Questo implica che il ciclo può essere modulato da un fenomeno a lungo termine. L’esistenza dell’attività magnetica del Sole e di stelle simili al Sole, si crede che sia dovuto, alla presenza di un inviluppo convettivo in cui i moti turbolenti genererebbero un campo magnetico dipolare. Parker, E., Astrophys.J., 122, 293-314, 19

Il meccanismo responsabile per l’attività solare è la modifica della dinamo solare, da campo poloidale in campo toroidale e di nuovo in campo poloidale, con la polarità opposta. Di recente, notevoli progressi sono stati compiuti sulle teoria della dinamo solare, e soprattutto nel cosiddetto meccanismo del “nastro di trasporto” della dinamo che comprende la grande circolazione meridionale nella zona di convezione solare. Questa circolazione trasporta i resti delle coppie delle macchie solari verso i poli in superficie per formare il campo poloidale del prossimo ciclo solare, e porta il campo poloidale equatoriale alla base della zona di convezione trasformandolo in campo toroidale. Così emergono le macchie solari del ciclo successivo. I nostri studi precedenti, Georgieva K., Kirov B., Obridko V.N., Shelting B.D., Труды конф. „Солнечная и солнечно-земная физика – 2008”, СПб, ГАО РАН, с.53-56 hanno dimostrato che la velocità superficiale e la circolazione profonda determinano l’ampiezza e la durata del ciclo delle macchie solari. Questo è conferme alla teoria del “nastro di trasporto” della dinamo. La successione delle correlazioni è la seguente: maggiore è la velocità superficiale di circolazione verso i poli “Vsurf”, minore è la velocità equatoriale profonda “Vdeep” . Vedi figura n°1

La correlazione è pari a r =- 0,79 ed è statisticamente molto significativa (p = 0,002), ed è una possibile manifestazione del meccanismo Malkus-Proctor, Malkus, W. V. R., Proctor, M. R. E., J. Fl. Mech. 67, p. 417-443, 1975.

Inoltre, maggiore è la velocità della circolazione profonda equatoriale “Vdeep”, più alto è il massimo delle macchie solari successivo. Vedi figura n°2

Questa correlazione è anche molto significativa da un punto di vista statistico (r = 0,79 con p = 0,001) e indica che la dinamo solare opera in regime di diffusione dominato (diffusion-dominated regime) Yeates A. R., Nandy D., Mackay D. H., Astrophys. J., 673 (1), 544-556, 2008.

Tuttavia, non vi è alcuna correlazione tra il massimo delle macchie solari e la velocità superficiale di circolazione verso i poli “Vsurf”. Vedi figura n°3

Possiamo quindi concludere che un fattore importante per determinare l’ampiezza del ciclo delle macchie solari è la velocità della circolazione superficiale verso il polo meridionale. La domanda adesso è, quale fattore modula “Vsurf” ?

Fig.1. “Vsurf” circolazione superficiale meridionale (linea continua) e profonda circolazione meridionale “Vdeep” (linea tratteggiata). Fig.2. “Vdeep” profonda circolazione meridionale (linea tratteggiata) e massimo numero di macchie solari successivo (linea continua). Fig.3. Dipendenza della circolazione superficiale meridionale “Vsurf” e il numero massimo di macchie solari che lo precede.

La teoria dell’attività magnetica della dinamo solare spiega che l’attività magnetica funziona senza pianeti. Viceversa, se invece i pianeti hanno effetto sul Sole, allora gli effetti di marea esercitata dai pianeti sulla superficie della stella possono essere descritti dalla classica teoria di marea. La forza mareale trainante è il gradiente del campo gravitazionale dei pianeti. Nel caso più semplice di un solo pianeta in orbita sul piano equatoriale solare, il potenziale mareale generando “V” ad una distanza “r” dal centro del Sole è :


dove “γ” è la costante gravitazionale, “M” è la massa del pianeta, “R” è la distanza tra il centro del Sole e il pianeta, e “φ” è l’ eliolatitude. La marea ha delle componenti che generano una forza perpendicolare e parallela alla superficie solare.

La componente orizzontale è pari :

dove,

“r” è la distanza dal centro della stella, Cartwright D.E., Tides: A Scientific History. Cambridge, University Press,1999.

La figura sotto riportata illustra (Dietrich G., Kalle K., Krauss W., Siedler G., General Oceanography, 2nd ed. John Wiley and Sons (Wiley-Interscience). 1980.), la distribuzione della componente orizzontale della forza di marea sulla superficie della stella quando la marea generata dal pianeta è circa sull’equatore, punto Z.

Nel caso del Sole con un numero di pianeti, le forze di marea dipende dalla distanza e posizione relativa dei pianeti che cambiano con il tempo. La figura sotto riportata, mostra nelle rispettive visioni, orizzontale (immagini superiori) e verticali (immagini inferiori) le forze di mareali, dalle posizioni di Mercurio (M), Venere (V), il sistema Terra-Luna (E), Giove (J), Saturno (S), e il baricentro del sistema solare (SSB), in due periodi: settembre 2005 (a sinistra) e settembre 2009 (a destra).

Per calcolare la forza delle maree dei pianeti sulla superficie solare, si usano l’effemeridi, Standish E.M., JPL planetary and lunar ephemeredes, FTP://SSD.JPL.NASA.GOV/PUB/ EPH/EXPORT , che identificano le posizioni dei pianeta in qualsiasi momento, che rientrano nel loro arco di tempo interessato, in un sistema di riferimento geocentrico ICRS . Nello specifico vengono impiegate le JPL effemeridi lunari e planetarie, versione DE406. Per prima cosa ruotiamo il sistema di riferimento in un sistema in eliocentrico. Utilizziamo tutti i 9 pianeti tra cui Plutone (come specificato nella Effemeridi, esclusi soltanto gli asteroidi ). Invece della sola Terra, utilizziamo come baricentro la massa combinata della Terra e della Luna. Sulla superficie solare, la maglia di punti sono spaziati con 5 ° e la forza di marea di ogni pianeta viene valutata in ogni punto di trama, vengono poi sommati per ottenere per ogni latitudine la media della forza di marea per la stessa latitudine. I valori giornalieri sono calcolati alla mezzanotte orario UTC e incrementi di un giorno, così anche per le medie mensili o annuali.

La figura sotto riportata, mostra che le forze di marea, sia orizzontale che verticale, variano fortemente a seconda della posizione dei pianeti. La velocità della circolazione superficiale verso il polo meridionale è modulata dalla forza delle maree meridionale ed è sempre diretta verso l’equatore e il suo effetto è quello di rallentare “Vsurf” .

La forza di marea meridionale varia periodicamente e il suo valore medio non cambia molto, vedi figura.

Tuttavia, ciò che è importante per l’intensità del ciclo solare è la sua grandezza media durante il periodo in cui la circolazione superficiale meridionale trasporta il flusso delle macchie solari dalle latitudini ai poli , cioè dal massimo delle macchie solari ( massimo dell’attività geomagnetica ) alla fase di declino delle macchie solari . Questi periodi sono contrassegnati da linee più spesse nella figura sopra riportata, che copre il periodo 1750-2005, hanno durata diversa e si manifestano con diversi sequenze della sinusoide della forza di marea. La media della forza meridionale delle maree che agiscono sulla “Vsurf” durante il trasporto verso i poli del flusso viene confrontato con il numero massimo di macchie solari del ciclo solare successivo, vedi immagine sotto riportata.

La figura mostra una buona corrispondenza tra la forza planetaria di marea (linea continua) e l’ampiezza del ciclo delle macchie solari (linea tratteggiata), con il minimo di Dalton (agli inizi del 19 ° secolo) e minimo Gleissberg (fine del 19° e all’inizio del 20° secolo), in concomitanza con le basse forze di marea durante il trasporto del flusso superficiale, e nei massimi solari nel 18 secoli 19 e 20, con i massimi nelle forze di marea durante questi periodi. Possiamo adesso quindi fare una stima approssimativa della grandezza degli effetti planetari sulle forze di marea indotte. La magnitudo calcolata della forza di marea è dell’ordine di ~ F 10-10 N / kg. L’accelerazione causata da questa forza è pari a F / ρ, dove ρ è la densità dello strato superficiale del Sole pari a ~ gr/cm3 10-5 = 10-2 kg/m3. Durante il periodo di tempo in cui c’è il trasporto del flusso verso i poli (dell’ordine di 10e8 sec.), questa accelerazione può modificare la velocità della circolazione meridionale superficie di pochi m/s. che corrispondono alle variazioni riscontrate in “Vsurf” . Come si può osservare nella figura sopra riportata, il prossimo ciclo solare 24 dovrebbe essere inferiore a quello del ciclo 23. Le previsioni sono tuttavia più difficili perché abbiamo bisogno di calcolare la forza di marea nel periodo tra il massimo successivo delle macchie solari e la successiva fase di massima e questi tempi non sono noti.

Se il prossimo massimo di macchie solari è nel 2012, e la seguente attività geomagnetica massima nel 2014, il ciclo 25 sarà ancora inferiore a quello del ciclo24.Il risultato non è molto diversos e il perio dei massimi sono spostati di+ /– 1 anno.

Fonte : http://tallbloke.files.wordpress.com/2011/01/kgeorgieva-pulkovo2009-1.pdf

Michele

Identificato il carbonio primario che ha dato origine alla vita

CONOSCENZE BASE SOLE

Fabbrica degli elementi

 

 “]

Praticamente tutti gli elementi chimici più pesanti dell’elio richiedono le condizioni estreme che si trovano   all’interno delle stelle per formarsi.

Nel caso del carbonio-un elemento essenziale per la vita sulla terra- è necessario che il suo nucleo passi attraverso uno  stato intermedio, affinché egli possa formarsi all’interno delle stelle.

Questo stato denominato di Hoyle-è una forma del nucleo di  carbonio ricco  di energia, un passaggio intermedia tra il nucleo di elio e il nucleo di carbonio, molto più pesante.

Il problema è che gli scienziati hanno  cercato di calcolare lo stato di Hoyle per quasi 60 anni, senza successo.

Se lo stato di Hoyle non esistesse, le stelle potrebbero generare solo una piccolissima quantità non solo di carbonio ma anche di altri elementi più pesanti come il ferro, azoto e ossigeno.

Vale a dire che senza questo passaggio intermedio, l’universo non sarebbe più di un gas o un massa gelatinosa, con pochissimi elementi più pesanti.

Senza questo tipo specifico  del nucleo di  carbonio, la vita come la conosciamo non sarebbe stata possibile- e, alla fine, anche l’universo come lo conosciamo non esisterebbe.

Ma la vita e l’universo esistono, con tutti gli elementi pesanti, il pezzo mancante del puzzle dovrebbe essere da qualche parte.

Stato di Hoyle

Il processo di formazione di carbonio all’interno delle stelle è chiamato processo triplo alfa: due particelle alfa che sono i  nuclei di elio, reagiscono per formare il berillio-8, che a sua volta reagisce con una terza particella alfa  per formare il carbonio-12.

Questo, tuttavia, non è il carbonio-12 che conosciamo oggi, ma uno stato  speciale ad alta energia  o  stato di Hoyle.

Identificado carbono primordial que deu origem à vida
Il processo di formazione di carbonio all’interno delle stelle è chiamato processo triplo alfa. [Immagine: CSIRO]

Lo stato di Hoyle non è esattamente un atomo, ma uno stato di risonanza, che significa che essa non può essere individuata spazialmente e ha una emivita  determinata dalla carenza di energia al limite di emissione della particella.

Solo 1  ogni 2500 stati di risonanza realmente decadono  e generano  una  carbonio-12 stabile, come la conosciamo.

Fred Hoyle previde la risonanza dello stato nel 1954 e per fortuna della vita e forse dell’intero universo, alcuni anni dopo degli esperimenti dimostrarono  la sua esistenza.

Ma, finora, nessuno era in grado di comprendere esattamente lo stato di risonanza e descriverlo matematicamente.

EURECA

“Ma ora, ci siamo riusciti,” celebra il Dr. Ulf-g. Meibner, dell´Università di Bonn, in Germania. “Tentativi per calcolare lo stato di Hoyle hanno fallito dal 1954”.

Immaginiamo lo stato di Hoyle come una sola strada che collega  due valli, separate da una catena montuosa. Nella prima valle, tutti i percorsi portano a questa unica strada-senza via d’uscita, e quindi non si può arrivare  alla prossima  valle.

Nella prima valle, tutto quello che si dispone ha tre nuclei di elio. Essi devono passare per arrivare dall´altra parte, e quello che esce é un atomo di carbonio molto più pesante.

Il problema è come questi tre nuclei debolmente connessi, praticamente una “nuvola” di nuclei di elio, si  condensano nell’atomo di carbonio.

Identificado carbono primordial que deu origem à vida
[Immagine: Chernykh et al.]

Principi primi

“Questo è come se si voleva analizzare un segnale radio, dove un trasmettitore principale e più trasmettitori secondari  stessero interferendo l´uno con l´altro,” illustra il Dr. Evgeny Epelbaum, co-autore della ricerca.

Il trasmettitore principale è il nucleo stabile di carbonio da cui la vita si é  strutturata.

“Ma siamo interessati a un nucleo di carbonio instabile e pieno di energia, per questo dobbiamo  separare il segnale più debole del trasmettitore radio da quello che ha segnale più forte e dominante attraverso un filtro di rumore,” spiega Epelbaum.

Secondo i ricercatori, questi calcoli erano falliti perché non si stava adottando  una sufficiente precisione per le forze che agiscono tra i vari nuclei, -è quello che gli scienziati chiamano calcolo dei primi principi, che partono dalle più fondamentali  forze della natura per simulare l´evoluzione, in questo caso, degli atomi di carbonio.

Dopo una settimana di utilizzo di un supercomputer, gli scienziati hanno ottenuto risultati che corrispondono così bene con i dati sperimentali che credono effettivamente di aver calcolato  lo stato di Hoyle.

Identificado carbono primordial que deu origem à vida
Il Professor Fred Hoyle predisse la risonanza dello stato di carbonio-12 nel 1954, ma nessuno era in grado di capire completamente. [Immagine: Wikimedia]

Principio antropico

“Ora possiamo esaminare questo nucleo essenziale di carbonio in ogni dettaglio,” dice il Dr. Meibner. “Stabiliremo le dimensioni e la sua struttura. E questo significa anche che ora possiamo esaminare in dettaglio l’intera catena di formazione degli elementi chimici”.

Per decenni, lo stato di Hoyle è stato il miglior esempio per la teoria che le costanti fondamentali della natura devono avere, perché altrimenti non saremmo qui a osservare l’universo-questo è chiamato il principio antropico.

“Per stato di Hoyle, significa che egli deve avere esattamente la quantità di energia che  ha, altrimenti noi non esisteremmo,” dice il Dr. Meibner. “Ora possiamo calcolare se, in un mondo diverso, con altri parametri, lo stato di Hoyle avrebbe effettivamente  un’energia diversa se confrontato con la massa di tre nuclei di elio.”

Se questo è confermato, i calcoli del   principio antropico sarebbero convalidati scientificamente.

Bibliografia:

Calcolo di ab initio dello stato Hoyle
Evgeny Epelbaum, Hermann Krebs, Dean Lee, Ulf-g. Meibner
Physical Review Letters
09 Maggio 2011
Vol.: 106, 192501 (2011)
DOI: 10.1068 / PhysRevLett. 106.192501

SAND-RIO

Nowcasting Solare: Attività di nuovo in calo!

Ciclo 24, , ,

Delle 8 regioni che erano contabili col Nia’s count il primo di giugno, oggi ne sono contabili solo 4, mentre per i centri ufficiali 6, nel senso che 2 ormai si sono completamente sfaldate e presto se ne aggiungeranno altre 2 sempre nell’emisfero nord!

Il flusso solare dopo aver toccato il picco di 117 sempre il primo di giugno, è già in calo costante (ieri alle ore 20 segnava 110).

Quindi alla fine questa pseudo-fiammata è stata davvero evanescente, soprattutto se paragonata all’exploit di marzo ed aprile, la stessa dimensione e coalescenza delle AR non ha prodotto CME di rilievo e gli X-ray hanno a mala pena raggiunto il livello M.

Insomma, tanto fumo e niente arrosto, come ormai è conseutudine di questo ciclo solare 24 (a tal proposito faccio pubblicamente i complimenti a Giorgio per aver nuovamente azzeccato il pronostico!).

Anche dando un occhiata allo Stereo Behind, si nota come la situazione appare assolutamente tranquilla…

Credo proprio che tra pochi giorni la nostra stella ricadrà in una nuova fase di letargo come quella che aveva contradistinto il mese di maggio!

Stai tuned, Simon

Maggio chiude in netto calo rispetto a marzo ed aprile, ma giugno parte con una moderata riaccelerazione dell’attività solare!

Ciclo 24, , , ,

Ecco qui i dati conclusivi del mese appena trascorso:

SN Sidc: 41.6

SN Nia’s count: 22.3

Media mensile solar flux: 97.79

Per vedere come chiusero i mesi di marzo ed aprile si rimanda all’apposita sezione dei dati sole live e del Nia’s count:

http://daltonsminima.altervista.org/?page_id=3523

http://daltonsminima.altervista.org/?page_id=8780

Questo è il Grafico di Confronto tra l’RI e il NIA’s Count

Il mese di maggio quindi ha visto un forte calo dell’attività solare sia sotto forma del SN che del flusso solare, nonchè della X-ray activity rispetto ai 2 mesi precedenti. Le stesse regioni solari sono apparse di scarsa dimensione e di modesta convalescenza magnetica.

Ma proprio sul finire di maggio, il sole ha dato una riaccelerata, e sono apparse AR di discreta entità sia nell’emisfero settentrionale che in quello meridionale:

Ovviamente ne ha subito risentito il solar flux che per buona parte di maggio era risceso sotto la soglia dei 90 (fino a toccare il valore minimo di 82!), risalendo proprio in questi ultimi giorni costantemente sopra i 100!

Dallo Stereo Behind si nota come un’altra AR sia in procinto di spuntare sul lato visibile dell’emisfero nord:

Insomma, dopo un maggio che ha visto il sole ritoccare valori da quasi minimo, ci aspetta una prima decade di giugno all’insegna di una moderata attività solare con un incremento sia del SN che del solar flux che potrebbe ritoccare nei prossimi giorni valori medi intorno i 120-140.

Stay tuned, Simon

Flusso solare che torna ai livelli dei primi di febbraio 2011, X-ray Flux piatto, collasso magnetico delle regioni e delle macchie solari!

Ciclo 24, ,

Era dal 7 di febbraio scorso che il solar flux non toccava più valori così bassi, diagramma X-Ray flux ai minimi storici, campo magnetico solare in decrescita costante, SN Sidc che nella giornata di ieri toccava il valore più basso che il centro belga può inserire nella sua scala di riferimento per il conteggio delle macchie (8), Stereo Behind che si presenta in codesto modo:

ossia con nulla di particolarmnete organizzato all’orrizzonte!

Dopo l’exploit di marzo e metà aprile, la nostra stella è tornata a valori di Minimo pieno, e sono proprio curioso di vedere se e di quanto Hathaway cambierà il suo consueto forecast solare dopo questo incredibile mese di maggio, che vedeva il ritorno di Giove in allineamento al sole, testimoniando sempre più le teorie del compianto Timo Niroma che Nia ha condiviso in toto fin dall’inizio!

Stay tuned, Simon