TAG: cicli solari, macchie solari, ciclo 24, previsione ciclo 24

 

 

 

Riuscire a comprendere a fondo quanto ha detto il prof. Leif Svalgaard, fisico solare della prestigiosa Università di Stanford, al seminario a Keystone in Colorado il 20 maggio 2010 sulla possibilità di predizione del ciclo 24 non è meno difficile che spiegarlo con parole semplici per tutti.

 

Tempo fa scrissi che il prof. Svalgaard ci stava preparando qualcosa di interessante e così è stato. Ma molti potrebbero rimanere delusi, come peraltro lo sono rimasto io, ma anche rinfrancato, come capirete solo alla fine di questo articolo. D’altra parte la scienza è fatta di successi e fallimenti.

Dai fallimenti bisogna trarre la parte migliore e ripartire da lì per una nuova comprensione dei fenomeni naturali.

 

Svalgaard e la sua equipe hanno esaminato criticamente ben 75 lavori scientifici di diversi autori che hanno pubblicato le loro teorie sulla predittività del ciclo solare 24.

 

Tra questi Svalgaard ne ha posto in evidenza in particolare due, basati sulla teoria del “Flux Trasport Dynamos”, ossia di Choudhuri [2] e di Dikpati [1].

 

Riassumendo le diverse posizioni si può dire che i risultati non coincidenti tra i due autori (Dikpati  - Rmax ciclo24 = 160-185 e Choudhuri - Rmax ciclo24 = 75) corrispondono principalmente alle differenti ipotesi circa la propagazione del flusso magnetico all’interno del Sole, che si esprime con diversi modelli di funzionamento della dinamo solare.

In Choudhuri si parla di una dinamo con ad alta diffusività (propagazione veloce), il modello della dinamo solare di Dikpati è, invece, a bassa diffusività (per avvezione).

 

 

 

 

   

                           

                 Choudhuri                                       Dikpati

(diffusione veloce – P agisce per T)      (bassa diffusività - Coveyor Belt)

 

 

 

Nel modello di Dikapati il flusso è così lento che la distanza tra un puntino e l’altro nel disegno del suo modello è di circa un anno.

Si parte dal postulato che se questa diffusività è alta si avrà un ciclo debole.

 

Dikpati presuppone inoltre una circolazione del flusso nell’emisfero meridionale costante, tranne che nel ciclo 24, nel quale sembra aumentata..

Ma entrambi i modelli di trasporto del flusso proposto dai dei due autori, Dikpati e Choudhuri, coincidono nel supporre che quando il flusso meridionale è veloce, questo dovrebbe produrre potenti campi magnetici polarizzati e cicli solari brevi.

 

Svalgaard in Colorado ha citato a questo proposito uno degli ultimi lavori di David Hathaway (n.d.r. il “guru” della fisica solare) e Lisa Rightmire (sua allieva) che hanno affermato nella loro pubblicazione del 2009: “in base alle misurazioni effettuate sulla velocità del Flusso Meridionale, mediante SOHO nel ciclo solare 23, si dimostra che nel minimo solare del ciclo 24, ossia dal 2008, la velocità del flusso è diventata significativamente più alta di quella vista nel precedente minimo (il 23)”.

 

David Hathaway viene di nuovo richiamato in causa per quanto affermato nello stesso lavoro, ossia che in questi modelli la maggiore velocità del flusso meridionale dovrebbe produrre potenti campi magnetici e cicli solari brevi, contrariamente a quanto osservato finora direttamente sul Sole. Pertanto, le attuali osservazioni, insieme ad altri fattori, suggeriscono che i modelli di trasporto del flusso nella dinamo solare prodotti fino ad oggi non descrivono adeguatamente il comportamento dei cicli solari e non sono ancora sufficienti a fornire previsioni convincenti del comportamento del ciclo solare 24. (Hathaway, 2009).

 

Detto da Hathaway è un affermazione piuttosto pesante e non nasconde un certo disappunto

 

Forse si tratta di schemi troppo rigidi?  Di sicuro i modelli dei campi magnetici sono stati costruiti molti anni fa, essenzialmente a metà del 2003, e sicuramente prima dell'aumento della velocità della Circolazione Meridionale. Questi campi magnetici non sono aumentati da allora ed anzi hanno iniziato a dimostrare l'attesa diminuzione dovuta all’inizio dell’attività solare del nuovo ciclo 24, senza più riprendersi.

 

Svalgaard su questo punto è stato parecchio critico ed ha detto che il problema della Circolazione Meridionale non è se questa esista o no, che abbia più o meno celle, ma piuttosto quale sia il ruolo che essa svolge nel ciclo solare, che probabilmente dipende dall’importanza della sua propagazione turbolenta.

Inoltre, non è conosciuto il grado con cui la Circolazione Meridionale sia a sua volta influenzata da retro reazioni da parte di forze di Lorentz associate ai campi magnetici generati dalla dinamo solare; ossia, in poche parole non sappiamo se è nato prima l’uovo o la gallina.

 

Per chi è digiuno di fisica, le forze di Lorenz sono forze deflettenti, ossia hanno effetto solo sulla traiettoria di un oggetto elettricamente carico (il plasma) che si muove in un campo magnetico (solare). La caratteristica principale della forza di Lorentz è che è sempre diretta perpendicolarmente rispetto alla direzione del moto.

Ancora, ha sottolineato Svalgaard, la forma e la velocità del flusso di ritorno dall’equatore nella zona convettiva inferiore è attualmente sconosciuta. Probabilmente solo SDO (Solar Dynamic Observatory), lanciato in orbita l’11 febbraio 2010, ci dirà qualcosa di più su questo.

 

Il quesito che Svalgaard ha posto e che forse si tratta solo di una dinamo di superficie, ed ha citato Kenneth Schatten [3] il quale ha esplorato la possibilità che le  macchie solari siano solo un fenomeno di superficie, essendo la fusione di più piccole configurazioni magnetiche, da come sembrano indicare le sue osservazioni. Il dubbio posto è che la dinamo solare sia in realtà poco profonda e non operi a livello della tachocline, che sembrerebbe basata su sui modelli cellulari automatici di attività.

 

 

 

La posizione della tachocline all’interno del Sole

 

 

 

Con il termine tachocline si designa la zona di transizione, all'interno del Sole, tra la zona radiativa e la zona convettiva. Si ritiene attualmente che la sua dimensione sia una delle cause dei campi magnetici che caratterizzano la nostra stella. Le simmetrie e l'estensione della tachocline sembrano rivestire un ruolo di primo piano nella formazione della cosiddetta dinamo solare, poiché rinforzano i deboli campi poloidali creando un più intenso campo di forma toroidale.

 

Nel modello di Schatten il flusso magnetico polare sembrerebbe essere predittivo del flusso di macchie solari che vengono a svilupparsi.

 

 

 

Il modello di Kenneth Schatten

 

 

 

Per ultimo Svalgaard ha citato il modello di Kitiashvili (2009), che se i precedenti modelli potevano sembrare complessi, questo mi ha fatto decisamente stramazzare.

Nell'Ensemble Kalman Filter (EnKF) di Kitiashvili il metodo usato è stato quello di assimilare i dati del numero di macchie solari in un modello non lineare a-O di dinamo solare a campo medio che tiene conto della dinamica della turbolenta elicità magnetica.

 

 

 

Il modello di  Kitiashvili

 

 

 

Non chiedetemi di spiegarvelo perché penso che sia veramente di difficile comprensione.

La mia impressione personale è che Svalgaard abbia fatto tutta questa elencazione al puro scopo di dimostrare che ognuno di questi modelli studiati al computer fornisce una quasi-spiegazione del fenomeno macchie solari ed attività solare.

Dei modelli che alla prova dei fatti non funzionano, anche se matematicamente si presentano ineccepibili.

 

Quale è la soluzione che propone?

Vi parrà incredibile, ma suggerisce di ritornare alle previsioni empiriche.

Lui dice che dopo le previsioni basate sui “Flux Trasport Dynamos” abbracciate più o meno entusiasticamente dai fisici solari di tutto il mondo, molto meno quelle della dinamo superficiale di Ken Schatten e ancora meno l'approccio EnKF di Kitiashvili, si potrebbe essere costretti a ritornare alle tecniche empiriche precedenti per uscirne fuori, con le quali alcune caratteristiche osservate potevano far presagire l’attività futura.

 

Esattamente quello che più o meno stiamo facendo a NIA! E che sto facendo anch’io, dopo le osservazioni di Svalgaard che mi hanno convinto, fotografando ogni giorno il Sole con il mio telescopio e confrontando i risultati con le osservazioni passate, in stile J. M.Vaquero dell’ Universidad de Extremadura in Spagna, che su questo ha scritto tantissimo.

 

Ma quello che Svalgaard suggerisce per interpretare correttamente i dati raccolti in questo modo lo vedremo nella parte conclusiva di questo articolo la prossima settimana

 

 

 

Bibliografia

 

[1] Dikpati, M., de Toma, G., Gilman, P.A.: Predicting the strength of solar cycle 24 using a ?ux-transport dynamo-based tool, Geophys. Res. Lett., 33, L05102, 2006.    

 

[2] Choudhuri, A.R., Chatterjee, P., Jiang, J.: Predicting Solar Cycle 24 with a solar dynamo model, Phys. Rev. Lett., 98, 131103, 2007.

 

[3] Kenneth Schatten: Modeling A Shallow Solar Dynamo, Solar Physics, 255, 3-38, 2009

 

 

Pablito – 21 giugno 2010 - in Attività solare

 

Pubblicato su questo sito il 21 settembre 2010

 

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