Archivi giornalieri: 2 Giugno 2010

Climatologia solare: Come il Sole influisce sulla Terra

Nel 1974 uscí un film dell´horror “The Texas Chainsaw Massacre” che inizia con le immagini di un brillamento solare che causerá negli uomini violenza e caos. Mentre non ci sono evidenze di un effettivo aumento della violenza umana causate da un aumento della attivitá solare, due tipi di fenomeni solari possono però influenzare la Terra in modo drastico: eruzioni solari ed espulsioni di massa coronale (CME). Gli scienziati pensano che entrambi siano causati da cambiamenti del campo magnetico del Sole.
Lo scorso mese di aprile ci sono state alcune tempeste magnetiche e il satellite Galaxy 15 ne é stato colpito in maniera tale che le trasmissioni tra satellite e Terra sono diventate impossibili e il payload é rimasto acceso. Dopo migliaia di tentativi di ristabilire i contatti e spegnere il payload, gli scienziati hanno ammesso la loro sconfitta e il Galaxy 15 é diventato un satellite zombie.
Il Galaxy 15 è o meglio, era, un satellite di proprietá della SES World Skies che trasmetteva per le televisioni degli USA.
Quando ci sono dei brillamenti solari é il campo magnetico che provoca una esplosione nell´atmosfera solare.
Questa esplosione accelera le particelle subatomiche fino ad una velocitá prossima a quella della luce, producendo una vasta gamma di radiazioni elettromagnetiche.
Le espulsioni di massa coronale implicano la effettiva espulsione di “materia” dalla corona del Sole. Miliardi di tonnellate di gas elettrificati vengono espulsi e sparati via nello spazio a velocitá incredibile.
“Questi sono i due tipi di meteorologia spaziale che hanno un effetto diretto sulla Terra”, spiega l’astrofisico della NASA solare C. Alex Young.
Per capire come incide la meteorologia spaziale bisogna capire come il Sole influenza l´atmosfera terrestre.
“Poiché siamo su una sfera, il sole riscalda piú le regioni equatoriali che i poli,” spiega il Dott. Jeff Masters di Weather Underground “, così la Terra deve sviluppare delle circolazioni per distribuire il calore. La Terra cerca di bilanciare questa distribuzione non uniforme del calore.”
Mentre il sole non può che riscaldare una parte del globo in un dato momento, la rotazione della Terra provoca un modello di venti ovest-est. Il meteo nel suo complesso si riduce alla circolazione globale di aria calda e fredda. Un aumento dell´attivitá solare può comportare un aumento dell´energia che raggiunge l´atmosfera terrestre. Siamo in grado di anticipare questi cambiamenti analizzando le macchie solari, che seguono un ciclo di 11 anni. Un aumento delle macchie solari indica un aumento dell´attivitá solare.

“Tra il picco del ciclo delle macchie solari di 11 anni e il minimo, si ottiene un cambiamento nella radiazione solare di circa il 0,1 per cento,” dice Masters, “ed proprio questo 0,1 per cento che è sufficiente a modificare la temperatura globale della superficie di 0,1 gradi Celsius che sembra non essere molto, ma invece è notevole”.
Il sole ha il suo maggiore impatto sulla bassa stratosfera della Terra, dove c´è lo strato di ozono. Qui, nell’atmosfera si verifica un cambiamento di temperatura dello 0,4% a causa dell’impatto della luce ultravioletta proveniente dal sole.
“Quando si riscalda la bassa stratosfera si riscaldano anche gli strati superiori della troposfera, dice Masters. “La parte superiore della troposfera è importante perché controlla la stabilità dell’atmosfera. Se hai una temperatura di superficie molto calda e una temperatura molto fredda sopra la troposfera, questa è un situazione instabile. Essa tende a portare a correnti ascensionali forti con più forti tempeste e uragani più forti”.
Masters spiega che quando il ciclo delle macchie solari di 11 anni è al suo apice, c’è una riduzione del movimento verso l´alto che produce una riduzione della forza degli uragani. Per gli Stati Uniti, questo significa una riduzione delle probabilitá che un uragano colpisca la terraferma americana. Quando il ciclo è al minimo, però, questa possibilità sale al 64%, secondo uno studio nel 2010 della Florida State University.
Secondo alcune stime, le probabilità che gli Stati Uniti abbia tre o più uragani sono il 50 per cento meno probabile quando il ciclo é al massimo. In questo momento peró il Sole é in una prolungata fase di minimo e se la teoria é giusta allora gli americani hanno una maggiore probabilitá di vedere un aumento degli uragani, dice Masters. (mia nota: il 2009 peró in periodo di profondo minimo solare si é verificato, al contrario di quanto teorizzato, una notevolissima riduzione degli uragani).??
Oltre a incidere sulla intensitá delle tempeste i brillamenti solari e le CME possono provocare disastri su una Terra sempre piú tecnologica.
“Quando una CME è diretta verso la Terra, può sbattere nello scudo protettivo del pianeta, chiamata magnetosfera”, spiega Young. “Questa è essenzialmente una bolla magnetica che si risiede attorno alla Terra e aiuta a proteggerci dalle particelle cariche. A volte il materiale colpisce lo scudo protettivo e lo comprime”.

Questa “compressione” dello scudo magnetico può indurre correnti elettriche sia in atmosfera che sul terreno. Una scossa abbastanza grande puó viaggiare anche attraverso il cablaggio elettrico o anche lungo gli oleodotti.
“Le griglie di potenza che abbiamo negli Stati Uniti è in realtà interconessa con tutto il mondo ed é molto fragile”, ha detto Young. “Se la corrente é abbastanza grande, è possibile che colpiscano i grandi trasformatori mettendo fuori linea la rete elettrica in un intero paese, in un continente o addirittura in tutto il pianeta”.

Il Canada nella griglia Hydro-Quebec ha sperimentato proprio questa scossa nel 1989 dovuto ad una tempesta solare particolarmente potente. La griglia è rimasta out per più di nove ore, con conseguente perdite di reddito di centinaia di milioni di dollari. Nel 1859 un flare solare causato guasti al sistema telegraficoo in Europa e Nord America.
Come si può immaginare, i satelliti sono di fronte ad un rischio ancora maggiore di danni causati dalle tempeste solari, in quanto non hanno la protezione dell’atmosfera terrestre. Per gli astronauti, il pericolo è sempre più grande.

“Quando una CME viaggia attraverso lo spazio, spinge in realtà il materiale solare e lo fa accelerare come una sorta di effetto spazzaneve”, ha detto Young. “Queste particelle accelerate di radiazione viaggiano attraverso le cellule umane e possono causare alterazioni genetiche. Se sei nello spazio e non si è protetti dall`atmosfera e dal campo magnetico terrestre è possibile subire pericolose o addirittura dosi letali di queste radiazioni ionizzanti”.
Fortunatamente, gli scienziati sono sempre più in grado di prevedere le tempeste solari attraverso l’analisi delle macchie solari. Se sappiamo che si é manifestata una CME o un potente flare , siamo in grado di arrestare temporaneamente i vulnerabili satelliti e le reti elettriche nello stesso modo di una casa in cui possiamo staccare un televisore o il PC durante un forte temporale con forti scariche elettriche. Da parte loro, gli astronauti possono cercare riparo contro protoni accelerati CME all’interno dello spesso scafo della loro nave.

“Dobbiamo ancora migliorare”, ha detto Young, “nel campo della previsione meteorologica spaziale e solare in particolare siamo attualmento allo stesso livello in cui si trovava negli anni ´50 la meteorologia terrestre. Abbiamo ancora molta strada da fare. Abbiamo ancora un sacco di ricerca da fare per essere in grado di emettere una previsione a sette giorni. Non siamo ancora a quel punto”.

SAND-RIO