I fisici solari di tutto il mondo sono da tempo alla ricerca di spiegazioni soddisfacenti per i molti cicli del sole, fluttuazioni di attività sovrapposte. Oltre ai più famosi, "ciclo di Schwabe" di circa 11 anni, il sole mostra anche fluttuazioni più lunghe, che vanno da centinaia a migliaia di anni. Segue, Per esempio, il "ciclo di Gleissberg" (85 anni circa), il "ciclo di Suess-de Vries" (circa 200 anni) e il quasi-ciclo degli "eventi di legame" (circa 1500 anni), ciascuno prende il nome dai loro scopritori. È indiscusso che il campo magnetico solare controlla queste fluttuazioni di attività.

Spiegazioni e modelli nei circoli di esperti in parte divergono ampiamente sul motivo per cui il campo magnetico cambia del tutto. Il sole è controllato dall'esterno o la ragione dei tanti cicli risiede in particolari peculiarità della stessa dinamo solare? Il ricercatore HZDR Frank Stefani e i suoi colleghi hanno cercato risposte per anni, principalmente alla controversa domanda se i pianeti abbiano un ruolo nell'attività solare.

Il movimento a forma di rosetta del sole può produrre un ciclo di 193 anni

I ricercatori hanno recentemente esaminato più da vicino il movimento orbitale del sole. Il sole non rimane fisso al centro del sistema solare:esegue una sorta di danza nel comune campo gravitazionale con i massicci pianeti Giove e Saturno, al ritmo di 19,86 anni. Sappiamo dalla Terra che la rotazione nella sua orbita innesca piccoli movimenti nel nucleo liquido della Terra. Qualcosa di simile accade anche all'interno del sole, ma questo è stato finora trascurato per quanto riguarda il suo campo magnetico.

I ricercatori hanno avuto l'idea che parte del momento orbitale angolare del sole potesse essere trasferito alla sua rotazione e quindi influenzare il processo interno della dinamo che produce il campo magnetico solare. Tale accoppiamento sarebbe sufficiente per modificare la capacità di memorizzazione magnetica estremamente sensibile del tachocline, una regione di transizione tra diversi tipi di trasporto di energia all'interno del sole. "I campi magnetici a spirale potrebbero quindi agganciarsi più facilmente alla superficie del sole, "dice Stefania.

I ricercatori hanno integrato una di queste perturbazioni ritmiche del tachocline nei loro precedenti calcoli del modello di una tipica dinamo solare, ed erano così in grado di riprodurre diversi fenomeni ciclici che erano noti dalle osservazioni. La cosa più notevole era che, oltre al ciclo Schwabe di 11,07 anni che avevano già modellato in lavori precedenti, anche la forza del campo magnetico ora è cambiata al ritmo di 193 anni:potrebbe essere il ciclo di Suess-de Vries del sole, che dalle osservazioni è stato riportato da 180 a 230 anni. Matematicamente, i 193 anni si presentano come quello che è noto come un periodo di battimento tra il ciclo di 19,86 anni e il doppio ciclo di Schwabe, chiamato anche ciclo di Hale. Il ciclo di Suess-de Vries sarebbe quindi il risultato di una combinazione di due "orologi" esterni:le forze di marea dei pianeti e il movimento stesso del sole nel campo gravitazionale del sistema solare.

Pianeti come metronomo

Per il ciclo di 11.07 anni, Stefani ei suoi ricercatori avevano precedentemente trovato una forte evidenza statistica che deve seguire un orologio esterno. Hanno collegato questo "orologio" alle forze di marea dei pianeti Venere, Terra e Giove. Il loro effetto è maggiore quando i pianeti sono allineati:una costellazione che si verifica ogni 11,07 anni. Per quanto riguarda il ciclo di 193 anni, un effetto fisico sensibile è stato anche qui decisivo per innescare un effetto sufficiente delle deboli forze di marea dei pianeti sulla dinamo solare.

Dopo lo scetticismo iniziale verso l'ipotesi planetaria, Stefani ora presume che queste connessioni non siano casuali. "Se il sole ci stesse facendo uno scherzo qui, allora sarebbe con una perfezione incredibile. O, infatti, abbiamo un primo sentore di un quadro completo dei cicli di attività solare brevi e lunghi". i risultati attuali riaffermano anche retroattivamente che il ciclo di 11 anni deve essere un processo a tempo. Altrimenti, il verificarsi di un periodo di battito sarebbe matematicamente impossibile.

Capovolgimento nel caos:i crolli di 1000-2000 anni non sono prevedibili in modo più accurato

Oltre ai cicli di attività piuttosto brevi, il sole mostra anche tendenze a lungo termine nell'intervallo millenario. Questi sono caratterizzati da cali prolungati di attività, detto "minimo", come il più recente "Maunder Minimum", avvenuta tra il 1645 e il 1715 durante la "Piccola Era Glaciale". Analizzando statisticamente i minimi osservati, i ricercatori potrebbero dimostrare che questi non sono processi ciclici, ma che il loro verificarsi ad intervalli di circa uno o duemila anni segue un processo matematico casuale.

Per verificarlo in un modello, i ricercatori hanno ampliato le loro simulazioni di dinamo solare a un periodo più lungo di 30, 000 anni. Infatti, oltre ai cicli più brevi, c'erano irregolari, improvvisi cali di attività magnetica ogni 1000-2000 anni. "Vediamo nelle nostre simulazioni come si forma un'asimmetria nord-sud, che alla fine diventa troppo forte e va fuori sincrono fino a quando tutto crolla. Il sistema precipita nel caos e poi impiega un po' di tempo per tornare di nuovo in sincronia, " dice Stefani. Ma questo risultato significa anche che l'attività solare prevede previsioni a lunghissimo termine, ad esempio, determinare l'influenza sugli sviluppi climatici, sono quasi impossibili.