Gli eventi meteorologici spaziali estremi possono avere un impatto significativo su sistemi come satelliti, sistemi di comunicazione, distribuzione di energia e aviazione. Sono guidati dall'attività solare che è nota per avere un ciclo irregolare ma di circa 11 anni. Con l'ideazione di un nuovo, regolare "orologio solare", i ricercatori hanno scoperto che l'accensione e lo spegnimento dei periodi di alta attività solare è piuttosto brusco, e sono in grado di determinare gli orari di accensione/spegnimento. La loro analisi mostra che mentre gli eventi estremi possono accadere in qualsiasi momento, è molto meno probabile che si verifichino nell'intervallo di quiete.

L'orologio aiuterà gli scienziati a determinare con maggiore precisione quando il rischio di tempeste solari è più alto e aiuterà a pianificare gli impatti del clima spaziale sulla nostra infrastruttura spaziale, importante poiché la prossima accensione dell'attività potrebbe essere imminente poiché l'attività solare si sposta dal suo minimo attuale.

Pubblicato in Lettere di ricerca geofisica da un team guidato dall'Università di Warwick, l'orologio solare utilizza il record giornaliero del numero di macchie solari disponibile dal 1818 per mappare l'attività solare su 18 cicli solari in un ciclo standardizzato di 11 anni o "orologio". Non esistono due cicli solari uguali, ma usando una tecnica matematica nota come trasformata di Hilbert, i ricercatori sono stati in grado di standardizzare per la prima volta il ciclo di attività solare.

L'orologio ha rivelato che le transizioni tra periodi di quiete e di attività nell'attività solare sono brusche. Una volta che l'orologio è stato costruito dalle osservazioni delle macchie solari, può essere utilizzato per ordinare le osservazioni dell'attività solare e del tempo spaziale. Questi includono il verificarsi di brillamenti solari visti nei raggi X dai satelliti GOES e il flusso radio solare F10.7 che traccia l'attività coronale solare. Questi sono tutti driver del tempo spaziale sulla Terra, per il quale il record più lungo è l'indice aa basato su misurazioni del campo magnetico nel Regno Unito e in Australia risalenti a oltre 150 anni fa. Tutte queste osservazioni mostrano gli stessi tempi di attivazione e disattivazione dell'attività.

Una volta passati gli orari di accensione/spegnimento si ottengono dall'orologio, è possibile calcolare il tasso di occorrenza di eventi estremi quando il sole è attivo o calmo.

L'autore principale, la professoressa Sandra Chapman, del Centro per la fusione dell'Università di Warwick, Spazio e Astrofisica, ha dichiarato:"Gli scienziati trascorrono le loro vite cercando di leggere il libro della natura. A volte creiamo un nuovo modo per trasformare i dati e ciò che sembrava essere disordinato e complicato è improvvisamente meravigliosamente semplice. In questo caso, il nostro metodo dell'orologio solare ha mostrato chiari orari di 'accensione' e 'spegnimento' che delimitano per la prima volta gli intervalli di quiete e attivi per il tempo spaziale.

"I grandi eventi possono accadere in qualsiasi momento, ma sono molto più probabili intorno al massimo solare. Ordinando in modo pulito le osservazioni troviamo che in 150 anni di attività geomagnetica sulla terra, solo una piccola percentuale si verifica durante queste condizioni di quiete.

"La capacità di stimare il rischio che si verifichi una futura super tempesta solare è vitale per le tecnologie spaziali e terrestri che sono particolarmente sensibili alle condizioni meteorologiche spaziali, come i satelliti, sistema di comunicazione, distribuzione di energia e aviazione.

"Se disponi di un sistema sensibile alle condizioni meteorologiche spaziali, devi sapere quanto è probabile un grande evento, ed è utile sapere quando siamo in un periodo di quiete in quanto consente la manutenzione e altre attività che rendono i sistemi temporaneamente più fragili."

La ricerca è stata co-autore di Scott Mcintosh del National Center for Atmospheric Research, Robert Leamon dell'Università del Maryland e del Goddard Space Flight Center della NASA e Nick Watkins dell'Università di Warwick e della London School of Economics and Political Science.

Robert Leamon ha detto:"La trasformata di Hilbert è una tecnica davvero potente in tutta la scienza. Sandra me l'ha suggerita in un progetto completamente diverso - questa è davvero una catena di eventi fortuita - a causa del suo lavoro nei plasmi di fusione di laboratorio, e quando l'abbiamo applicato alle macchie solari, l'abbiamo visto legato al brusco avvio di attività che avevamo visto altrove. Sandra ha poi visto lo switch-off guardando l'indice aa".

Scott Mcintosh ha dichiarato:"Prevediamo che la porta aperta da questo lavoro innovativo porterà allo sviluppo di climatologie significative per l'attività solare e a una migliore prevedibilità che ne deriverà".

"Quantificazione della modulazione del ciclo solare di condizioni meteorologiche spaziali estreme" è pubblicato in Lettere di ricerca geofisica .