Scienziati dell'Università di Graz, Osservatorio Kanzelhöhe, Skoltech, e il World Data Center SILSO presso l'Osservatorio Reale del Belgio, hanno presentato il Catalogo dei numeri delle macchie solari emisferiche. Consentirà previsioni più accurate del ciclo solare e del tempo spaziale, che possono influenzare le infrastrutture create dall'uomo sia sulla Terra che in orbita. Lo studio è uscito nel Astronomia e astrofisica rivista, e il catalogo è disponibile presso SILSO, il World Data Center per la produzione, preservazione, e diffusione del numero internazionale delle macchie solari.

Il nostro sole è una grande palla di gas bollente, la maggior parte è così calda che gli elettroni vengono strappati dagli atomi, creando una miscela circolante di particelle cariche, chiamato plasma. Queste cariche in movimento conferiscono al sole un enorme campo magnetico, che si ammassa quando sale dall'interno solare e crea aree scure note come macchie solari sulla superficie.

Le macchie solari sono le fonti primarie di brillamenti solari e espulsioni di massa coronale, o ECM. Queste sono enormi nuvole magnetiche di plasma rilasciate dal sole a grandi velocità. Quando diretto verso la Terra, provocano potenti disturbi magnetici che possono danneggiare le apparecchiature sui satelliti, inabilitare le telecomunicazioni, e persino causare blackout in una città, con effetti devastanti sull'economia.

La comparsa e la scomparsa delle macchie solari varia secondo un ciclo di circa 11 anni. Inizia quasi senza macchie solari. Man mano che progredisce, sempre più macchie emergono alle medie latitudini e migrano verso l'equatore solare. Poiché l'equatore del sole ruota più velocemente dei poli, il suo campo magnetico si impiglia e si rafforza in fasci nel corso del ciclo. Infine, i fasci della linea di campo diventano abbastanza forti da essere spinti fuori attraverso la fotosfera come anelli che intrappolano ed espellono il plasma come CME.

Il monitoraggio delle macchie solari è quindi fondamentale per prevedere eventi meteorologici spaziali pericolosi e i loro effetti sui viaggiatori aerei, astronauti, e le attrezzature e le infrastrutture, sia sulla Terra, in orbita, e nelle missioni spaziali a lungo termine.

Osservato inizialmente da Galileo nel XVII secolo, le macchie solari sono ora monitorate quotidianamente da circa 80 osservatori in tutto il mondo. Il World Data Center SILSO presso l'Osservatorio Reale del Belgio è l'hub globale per tutti i dati sulle macchie solari. I dati sistematici sul conteggio totale delle macchie solari sono disponibili a partire dal XVIII secolo. Però, modelli recenti suggeriscono che l'attività solare è meglio compresa come un'interazione tra le attività negli emisferi nord e sud considerati separatamente. Tali dati sono molto più scarsi, con il più importante indice di attività solare, il numero internazionale delle macchie solari, che registra solo i conteggi delle macchie solari per emisfero dal 1992.

Gli autori del recente studio in Astronomia e astrofisica ha escogitato un metodo per ampliare notevolmente i dati disponibili ricostruendo i numeri storici delle macchie solari emisferiche. Di conseguenza, hanno pubblicato un catalogo continuo di dati giornalieri e mensili dei numeri delle macchie solari nell'emisfero settentrionale e meridionale che risalgono al 1874. Il team ha mostrato la sua elevata corrispondenza con i dati emisferici esistenti e ha dimostrato che le previsioni del ciclo solare sono davvero più accurate quando l'evoluzione dei numeri delle macchie solari è considerato separatamente per i due emisferi.

"Il nostro sole è una stella intrigante, e la sua fisica è sia semplice che complicata. Abbiamo appreso dal nostro studio che possiamo ottenere una migliore comprensione dell'evoluzione a lungo termine dell'attività solare semplicemente trattando prima i due emisferi separatamente e solo successivamente sommando entrambi i contributi per ottenere l'attività complessiva. I dati appena ricostruiti sui numeri delle macchie solari emisferiche saranno a disposizione della comunità scientifica, e crediamo che possano fornire una base importante per sviluppare nuovi, schemi di previsione più accurati dell'attività solare, " disse Astrid Veronig, l'autore principale dello studio, professore all'Università di Graz, e capo dell'Osservatorio Kanzelhöhe per la ricerca solare e ambientale.

Shantanu Jain, studente laureato e coautore dello studio Skoltech, ha sottolineato l'utilità pratica del nuovo catalogo:"Riteniamo che questo nuovo catalogo sarà essenziale per prevedere con precisione il tempo spaziale poiché ora disponiamo di dati emisferici continui per un periodo più lungo per rendere significativo il ciclo solare Se dovessimo affrontare eruzioni solari estreme nell'era odierna di dipendenza tecnologica, potrebbe facilmente mettere fuori uso le nostre reti elettriche, comunicazioni satellitari, Internet, e causare perdite economiche fino a trilioni di dollari. Una previsione accurata del tempo spaziale può aiutarci a prepararci ed evitare uno scenario del genere".

"Per le infrastrutture tecniche permanenti, per problemi a lungo termine come l'esaurimento dell'ozono o il clima, e in vista di future missioni spaziali con equipaggio di lunga durata sulla Luna o su Marte, vi è una crescente necessità di previsioni a medio e lungo termine dell'andamento dell'attività solare nei prossimi mesi o anni. Come parte di una disciplina emergente chiamata "clima spaziale, " tali previsioni a lungo termine della forza del ciclo solare possono basarsi solo su una conoscenza dettagliata dell'evoluzione effettiva di molti cicli solari passati. La nostra nuova serie di dati estesa è uno dei passi chiave nei crescenti sforzi per rivisitare e sfruttare appieno raccolte di dati legacy utilizzando gli strumenti moderni del 21° secolo, ", ha commentato Frédéric Clette, coautore dello studio e responsabile del World Data Center SILSO.

"Attualmente, non capiamo ancora del tutto come funziona la dinamo solare e come si genera il campo magnetico solare durante il ciclo solare di 11 anni. Tutti i pianeti del nostro sistema solare orbitano attorno al sole in un cosiddetto piano eclittico. Significa che gli osservatori sulla Terra o gli strumenti a bordo di qualsiasi satellite in orbita attorno alla Terra che fanno immagini del sole non vedono mai veramente cosa succede ai poli solari. Però, nel febbraio 2020 è stata lanciata una rivoluzionaria missione spaziale, il Solar Orbiter, per volare molto vicino al sole. Effettuerà manovre gravitazionali per uscire dall'eclittica e intravedere i poli per la prima volta nella storia. Il primo passo polare dovrebbe avvenire nel marzo 2025 con il veicolo spaziale che raggiungerà un'inclinazione di 17 gradi sopra il piano dell'eclittica e aumenterà a 33 gradi nel luglio 2029. Riteniamo che il prodotto di nuova concezione delle macchie solari emisferiche numeri insieme alle osservazioni senza precedenti e le nuove conoscenze fondamentalmente del Solar Orbiter ci aiuteranno a far progredire gli studi sul ciclo solare e le previsioni del tempo spaziale. E qualunque tempesta possa infuriare, auguriamo a tutti buon tempo nello spazio, " disse Tatiana Podladchikova, un co-autore del documento e assistente professore presso lo Skoltech Space Center.