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Gli scienziati di Skoltech e i loro colleghi dell'Università di Graz e dell'Osservatorio Kanzelhöhe (Austria), dell'Osservatorio di Hvar (Croazia) e del Centro di eccellenza solare-terrestre belga—SILSO, l'Osservatorio reale del Belgio hanno presentato un nuovo metodo per prevedere la forza di il ciclo solare di 11 anni. I risultati sono importanti per anticipare e mitigare gli effetti meteorologici spaziali su astronauti, piloti e moderni sistemi tecnologici sia nello spazio che sulla Terra. Lo studio sarà pubblicato su Astronomy &Astrophysics .
Il sole è la fonte di potenti esplosioni che possono colpire gli astronauti e le moderne tecnologie nello spazio e sulla Terra. All'inizio del XVII secolo Galileo Galilei diresse il suo cannocchiale verso il sole e scoprì le macchie solari. Nel 19° secolo divenne chiaro che le macchie solari compaiono e scompaiono con una certa periodicità, in media ogni 11 anni. Le macchie solari sono ora regolarmente monitorate da oltre 80 osservatori in tutto il mondo e i ricercatori hanno compilato registrazioni continue di macchie solari per oltre quattro secoli, che è l'esperimento scientifico più lungo nella storia dell'umanità.
Le macchie solari sono manifestazioni visive di potenti campi magnetici che sono emersi dall'interno solare attraverso la sua superficie. I tubi magnetici che trasportano la materia solare emergono da una macchia solare, formando un anello gigante, entrando nuovamente in superficie attraverso un'altra macchia solare. Pertanto, la maggior parte delle macchie solari si presentano in coppia, che, come una calamita, hanno polarità opposte:una positiva e l'altra negativa. L'energia magnetica libera si accumula in questi circuiti e può essere rilasciata improvvisamente, ad esempio, sotto forma di bagliore o espulsione di plasma.
In pochi minuti, un brillamento solare può rilasciare 100.000 volte più energia di quella generata da tutte le centrali elettriche sulla Terra durante un anno. La luce del bagliore raggiunge la Terra entro otto minuti; la densa atmosfera terrestre assorbe la pericolosa radiazione del bagliore, proteggendo la vita in superficie. Tuttavia, questo ha il suo pedaggio, le comunicazioni radio e il GPS possono essere interrotte. Ad esempio, nel novembre 2015 in Svezia, gli aeroplani sono scomparsi dai radar a causa di un'eruzione solare. E quando il sole è tempestoso, le compagnie aeree sono costrette a cancellare i voli sopra i poli perché non c'è comunicazione radio durante i temporali. Spesso, subito dopo un bagliore, le nubi di plasma vengono espulse dalla corona solare e scagliate nello spazio. Le espulsioni di massa coronale, gigantesche bolle di plasma magnetico da miliardi di tonnellate, si espandono rapidamente verso l'esterno dal sole e possono colpire la Terra nel giro di pochi giorni se la sua orbita si interseca. È così che il sole trasmette il suo stato d'animo al nostro pianeta:infuria una tempesta geomagnetica e appare l'aurora boreale.
"Attualmente, siamo entrati nella fase ascendente di un nuovo ciclo solare (n. 25) e vediamo come appaiono sempre più macchie solari sul sole. Più macchie solari:più tempeste solari, brillamenti ed espulsioni di massa coronale. Recentemente, SpaceX ha lanciato 49 satelliti come una parte del progetto Internet Starlink di Elon Musk. Ma sfortunatamente, la maggior parte dei CubeSat è andata perduta e non è riuscita a raggiungere l'orbita prevista. Questo guasto è costato più di 50 milioni di dollari ed è stato causato da una tempesta solare. Quindi le previsioni dell'attività solare sono estremamente importanti per la pianificazione di lanci di satelliti, missioni spaziali a lungo termine, previsione dell'esposizione alle radiazioni sui voli aerei e molte altre applicazioni meteorologiche spaziali per vivere in armonia con l'umore tempestoso del sole", afferma Tatiana Podladchikova, professoressa associata di Skoltech, dello studio autore principale.
Gli autori del recente studio in Astronomia e Astrofisica ha escogitato un nuovo metodo per prevedere la forza del ciclo solare di 11 anni. Il team ha dimostrato che il tasso di crescita massimo dell'attività delle macchie solari nella fase ascendente di un ciclo solare è un precursore efficace dell'ampiezza del ciclo solare. Facendo uso del nuovo catalogo dei numeri delle macchie solari emisferiche, recentemente presentato dal team, hanno mostrato che le previsioni delle ampiezze del ciclo solare sono più accurate quando l'evoluzione dell'attività solare è considerata separatamente per i due emisferi del sole.
"Il campo magnetico solare è il motore del ciclo solare di 11 anni e delle eruzioni energetiche del nostro sole. Abbiamo imparato dal nostro studio che possiamo ottenere previsioni più accurate dell'attività solare utilizzando i dati delle macchie solari emisferiche, che catturano l'asimmetria e comportamento fuori fase dell'evoluzione del campo magnetico solare negli emisferi solari nord e sud", afferma la coautrice dello studio Astrid Veronig, professoressa all'Università di Graz e capo dell'Osservatorio Kanzelhöhe per la ricerca solare e ambientale.
Dottorato di ricerca Skoltech Lo studente e coautore dello studio Shantanu Jain ha evidenziato l'importanza pratica del loro nuovo studio sulle previsioni del ciclo solare:"Questo studio ci consente di determinare con precisione l'evoluzione del ciclo solare con largo anticipo e di prepararci in caso di un evento meteorologico spaziale estremo . Con la crescente dipendenza dalla tecnologia nel 21° secolo, un evento meteorologico spaziale estremo può sconvolgere la nostra vita quotidiana in quanto può danneggiare le reti elettriche, le linee di comunicazione e influenzare Internet causando enormi perdite economiche. Tuttavia, tecniche di previsione meteorologica spaziale efficaci e accurate possono aiutare noi per prevenire tali scenari."
"Il nostro lavoro conferma l'elevata importanza di uno studio indipendente degli emisferi solari e di una regolare raccolta di dati per essi. Vale anche la pena notare che il nostro metodo può essere utilizzato in tempo reale, possiamo prevedere l'ampiezza del ciclo continuamente durante lo sviluppo della fase ascendente di un ciclo solare e aggiornare la previsione quando l'ultimo valore del tasso di crescita è maggiore del precedente.Con i dati attualmente disponibili, prevediamo che la stima inferiore dell'ampiezza del ciclo solare corrente (n. 25) sarà 110±26 , che è paragonabile al precedente ciclo solare di 11 anni (n. 24)", afferma Olga Sutyrina, coautrice dello studio e laureata in Master di Skoltech, che attualmente sta proseguendo la sua carriera come ricercatrice presso Schlumberger.
"Tali previsioni a medio termine possono basarsi solo su lunghe serie di dati passati che ripercorrono l'effettiva evoluzione del ciclo solare nel corso dei secoli. Nello specifico, questo lavoro ha sfruttato il numero di macchie solari appena ricalibrato da WDC-SILSO, combinato con le informazioni emisferiche recuperate da il catalogo fotografico di Greenwich. Questa combinazione di dati ha prodotto una base statistica ancora più ricca per costruire questa nuova tecnica di previsione", ha commentato il coautore dello studio e capo del World Data Center SILSO Frédéric Clette.
"E qualunque tempesta possa infuriare, auguriamo a tutti un bel tempo nello spazio", ha concluso Tatiana Podladchikova. + Esplora ulteriormente
