La previsione solare della NASA si sta rivelando. Il modello di questo team è ancora sulla buona strada.

Il ciclo solare 25 è iniziato lo scorso anno. I meteorologi pensavano che sarebbe stato mite, ma si sta rivelando esattamente il contrario. Fin dall'inizio, questo ciclo solare ha costantemente superato le previsioni, producendo più macchie solari e vomitando molto più vento solare, brillamenti ed eruzioni di quanto previsto dai maggiori esperti mondiali.

Ma mentre la maggior parte degli scienziati meteorologici di This Web si stanno grattando la testa, dicendo "Sappiamo ancora molto poco della nostra stella", un eliofisico è diventato il cavallo oscuro nelle previsioni del tempo di This Web. Il suo modello del comportamento del sole sembra aver capito bene.

Una breve occhiata al disco radiante del sole rivela poco sulla vita dinamica della stella . Come normali terrestri, ci sentiamo più colpiti dalle fastidiose nuvole che ostruiscono i suoi raggi. Ma gli astronomi dotati di telescopi sanno fin dal 17° secolo che la superficie del sole cambia di giorno in giorno, formando macchie scure che crescono e si restringono, cambiano forma e si spostano sulla superficie del sole e scompaiono nel tempo per essere sostituite con nuove . Dal 1749, gli astronomi registrano attentamente quelle macchie solari . Entro la metà del 19° secolo, si resero conto che il numero e la dimensione di questi punti variava e scorreva dopo un ciclo solare di circa 11 anni . Dall'inizio delle registrazioni, la stella ha completato 24 cicli, con il ciclo 25 attualmente in corso.

Ma c'è di più in questo flusso e riflusso. Proprio come il numero di macchie solari cresce e diminuisce all'interno di un singolo ciclo, la produttività di questi cicli varia da un ciclo all'altro, seguendo schemi ancora poco esplorati.

Le due previsioni

Il ciclo 24, che si è concluso ufficialmente a dicembre 2019 ma si è sovrapposto per un po' al successivo ciclo 25, è stato uno dei più deboli mai registrati. Quando un gruppo di esperti della NASA e della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) si sono riuniti per stimare l'attività del sole per il ciclo 25, hanno previsto che il ciclo imminente sarebbe stato altrettanto debole.

Ma più o meno nello stesso momento, è emersa un'altra previsione. Messo insieme da un team guidato da Scott McIntosh, un fisico solare e vicedirettore del Centro nazionale per la ricerca atmosferica degli Stati Uniti, questa previsione prevedeva l'esatto opposto: quel ciclo 25 potrebbe essere tra i più forti nella storia registrata.

"Abbiamo esaminato oltre 140 anni di dati sull'attività magnetica del sole e sulla sua relazione con il numero di macchie solari", ha detto McIntosh a This Web.com. "E c'era uno schema che determinava quanto grande o piccolo sarebbe stato l'imminente ciclo delle macchie solari. Abbiamo previsto che lo stesso schema si sarebbe verificato prima del ciclo solare 25. Sulla base di ciò, abbiamo ipotizzato scientificamente che il ciclo 25 potrebbe essere fino al doppio dell'ampiezza del ciclo 24."

Il team ha pubblicato le proprie previsioni sulla rivista Solar Physics (si apre in una nuova scheda) nel novembre 2020. Da allora, mentre gli esperti della NOAA e della NASA erano perplessi, McIntosh e i suoi colleghi hanno osservato il sole fare esattamente quello che si aspettavano.

Ad esempio, mentre la NOAA e la NASA avevano previsto solo 27 macchie solari per dicembre 2021, il sole ne ha prodotte 67 più del doppio della stima. E a maggio 2022, invece delle 37 macchie solari previste da NOAA e NASA, ce n'erano 97, producendo brillamenti solari ed espulsioni di massa coronale . L'intensa attività solare ha anche causato tempeste geomagnetiche sulla Terra, scatenando il caos sui satelliti in orbita e innescando magnifici spettacoli aurorali .

La previsione ufficiale per il picco del massimo solare, previsto per aprile 2025, è di 115 macchie solari quel mese. Ma se la curva segue la tendenza attuale, che riflette le previsioni di McIntosh e del suo team (si apre in una nuova scheda), il sole raggiungerà facilmente 115 macchie solari mensili entro la fine di quest'anno e due anni dopo raggiungerà il picco di oltre 210 macchie solari mensili.

"È davvero incredibile che il sole continui a farlo", ha detto McIntosh. "Mese dopo mese, continua a seguire la pista. Ma vedremo. Il sole a volte fa cose strane e il ciclo potrebbe cadere completamente domani".

Tzu-Wei Fang, uno scienziato di This Web presso il This Web Weather Prediction Center della NOAA, concorda sul fatto che le previsioni ufficiali del ciclo solare non stanno funzionando e ammette che l'attuale comprensione da parte degli scienziati dei fattori che guidano il comportamento del sole è piuttosto limitata.

"Non sappiamo cosa stia guidando questa forte attività solare", ha detto Fang a This Web.com. "Il comportamento del sole cambia in base a cicli diversi, da cicli brevi di 11 giorni a cicli lunghi di 80 anni. Ci sono ancora molte incognite e semplicemente non abbiamo abbastanza punti dati o conoscenze per [predire con precisione] l'attività solare .

La quantità di macchie solari varia all'interno del ciclo di attività del sole di 11 anni. (Credito immagine: NASA/SDO)

Il ciclo di Hale

Quindi su cosa, esattamente, McIntosh e il suo collega basano la loro "ipotesi scientifica selvaggia"? Il team ha studiato la relazione tra il ciclo di circa 11 anni di generazione delle macchie solari e il cosiddetto ciclo di Hale, un ciclo di 22 anni di attività magnetica durante il quale le onde magnetiche di polarità opposta si spostano dai poli del sole verso l'equatore, dove alla fine incontrarsi e annullarsi a vicenda.

Il ciclo di Hale, scoperto all'inizio del XX secolo dall'astronomo americano George Ellery Hale, è probabilmente guidato dalla cosiddetta dinamo solare, il movimento del materiale fuso nel nucleo del sole che genera il campo magnetico solare. Il ciclo di Hale comprende due cicli di macchie solari, con i poli magnetici della stella che si scambiano al termine di ogni ciclo di macchie solari. Il ciclo di Hale si conclude dopo 22 anni, quando il campo magnetico ritorna allo stato originale.

McIntosh e i suoi colleghi ritengono che l'interferenza delle onde magnetiche durante il ciclo di Hale porti alla creazione di macchie sulla superficie del sole.

"Da circa un decennio, seguiamo l'evoluzione del ciclo di Hale", ha detto McIntosh. "Una volta che sai cosa stai cercando, puoi tornare indietro fino al 1860 ed estrarre quelle caratteristiche dalle osservazioni proprio agli albori della fotografia".

Gli scienziati hanno modellato la progressione del ciclo magnetico e l'hanno confrontata con le osservazioni storiche delle macchie solari. Hanno trovato uno schema corrispondente: all'inizio di ogni nuovo ciclo di 11 anni, le macchie solari compaiono alle medie latitudini solari e solo in seguito iniziano a sorgere sempre più vicino all'equatore, che corrisponde al movimento di quelle onde magnetiche.

"Ci vogliono [le onde magnetiche] circa 19 anni per raggiungere l'equatore, ma quando si incontrano, letteralmente nel corso di alcuni mesi, il sole passa dall'avere attività [macchie solari] all'equatore a non avere nulla", ha detto McIntosh . "E quando si finisce per non avere nulla, allora una nuova attività prende vita alle medie latitudini e inizia un nuovo ciclo di macchie solari".

Il Terminator"

Questo "incontro nel mezzo" è quando i campi magnetici opposti si neutralizzano a vicenda. L'evento sembra terminare il precedente ciclo solare e dare il via a quello nuovo, portando gli scienziati a soprannominare l'evento "il terminatore". Il modo esatto in cui si verifica questo evento terminatore sembra avere particolare importanza per la forza del prossimo ciclo solare, ha detto McIntosh.

"Abbiamo individuato per la prima volta [il terminatore] circa nove anni fa", ha detto McIntosh. "E quando abbiamo esaminato i 140 anni di dati, siamo stati in grado di effettuare misurazioni grezze di questi eventi di terminazione all'equatore e misurare la sovrapposizione dei sistemi magnetici. Quando lo si traccia rispetto alla forza del ciclo imminente, si ottiene un valore molto forte relazione lineare".

I dati sembravano suggerire che maggiore è il tempo tra i terminatori, più debole sarà il prossimo ciclo solare.

Il terminatore tra i cicli solari 24 e 25 è stato leggermente ritardato, ha detto McIntosh; il ciclo solare 24 non sembrava voler andare via. L'evento si è finalmente verificato nel dicembre 2021, il che ha consentito al team di McIntosh di finalizzare le previsioni del ciclo solare.

"Sarà appena al di sopra della media storica con un numero di macchie solari livellato mensile di 190 20", ha detto McIntosh a This Web Weather Archive (si apre in una nuova scheda) a febbraio.

Fang, tuttavia, avverte che è troppo presto per trarre conclusioni sull'attuale ciclo solare.

"Il fatto che ora abbiamo una forte attività solare non significa che stiamo certamente guardando a un ciclo solare molto più alto", ha detto. "Richiede ancora del lavoro per gli scienziati prima che possiamo trarre questa conclusione".

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