Che cosa sono i cicli solari e come influenzano il tempo?

Sia il tempo spaziale che il tempo terrestre – il tempo che sentiamo in superficie – sono influenzati dai piccoli cambiamenti che il Sole subisce durante il suo ciclo solare.

Che cos’è il ciclo solare?

La definizione più semplice di ciclo solare è: “Il ciclo solare è il ciclo che il campo magnetico del Sole attraversa ogni 11 anni circa: Ricordiamo che il Sole è una palla calda di gas incandescenti e carichi di elettricità. Le alte temperature del Sole fanno sì che questi gas caricati elettricamente si muovano costantemente, generando aree di potenti forze magnetiche o campi. Questo movimento crea molta attività sulla superficie del Sole, chiamata attività solare.

Nelle aree in cui i campi magnetici sono particolarmente forti, possiamo vedere una macchia nera, chiamata macchia solare, emergere sulla superficie del Sole. Questo è indicativo di una tempesta solare e di una grande attività sotto la superficie. Più macchie solari significa più attività solare.

Sembra esserci un flusso e riflusso o “ciclo” di questo flusso e movimento magnetico. Il numero totale di macchie solari è noto da tempo per variare con una ripetizione di circa 11 anni conosciuta come il ciclo solare – andando da basso ad alto e poi alto a basso. Il picco dell’attività delle macchie solari è noto come massimo solare e il minimo è noto come minimo solare.

Nota: La lunghezza esatta del ciclo non è sempre di 11 anni; è stato breve come otto anni e lungo come 14.

Sette anni nella vita del Sole dal 1980 (inizio del massimo solare) al 1986 (vicino al minimo) al 1989 (di nuovo vicino al massimo). Credit: NASA

Tempeste solari, brillamenti ed eruzioni!

La nostra stella in fiamme può sembrare una palla costante e immutabile, sempre uguale a se stessa. Tuttavia, proprio come il pianeta Terra, il Sole ha tempo. Ha tempeste gigantesche! Si infiamma! Espelle enormi bolle di gas dalla superficie verso lo spazio e il nostro pianeta. Ecco alcune definizioni:

• Le macchie solari indicano campi magnetici attivi. Le macchie scure sono più fredde delle aree circostanti. Pensatele come tappi di una tempesta magnetica che sta nascendo appena sotto la superficie solare. I campi magnetici del Sole si muovono, si attorcigliano e si concentrano in queste regioni. Per saperne di più leggi “Cosa sono le macchie solari?”
• I brillamenti solari appaiono come lampi di luce sul Sole, e sono associati alle macchie solari. Occasionalmente, quando potenti campi magnetici si riconnettono, esplodono e sfondano la superficie del Sole! C’è un’improvvisa esplosione di energia luminosa e di raggi X. I flares sono classificati secondo la loro forza. I più piccoli sono di classe B, seguiti da C, M e X, i più grandi. I brillamenti di classe M possono causare brevi blackout radio ai poli e piccole tempeste di radiazioni che potrebbero mettere in pericolo gli astronauti.
• Le espulsioni di massa coronale (CME) sono enormi nubi di particelle che si diffondono nello spazio! Grandi pezzi di energia magnetica vengono scagliati dal Sole nello spazio interplanetario a velocità fino a diversi milioni di mph. Le CME possono verificarsi quando i filamenti/prominenze diventano instabili e volano via dal Sole. Noi chiamiamo questo un’eruzione di filamenti/prominenze.
• Altri eventi solari includono flussi di vento solare che provengono dai buchi coronali sul Sole e particelle energetiche solari che sono rilasciate principalmente dalle CME.

Fiamme solari, CME e altre esplosioni tendono a verificarsi vicino ai gruppi di macchie solari quando il Sole è più attivo. Naturalmente, tutta questa attività solare coincide con il massimo solare.

Guarda i brillamenti solari contro le CME

Perché avviene il ciclo solare?

Il Sole passa attraverso questi cicli a causa della sua natura magnetica. Il Sole stesso ha un polo magnetico nord e uno sud.

Perché i gas del Sole sono in continuo movimento, i materiali magnetici si aggrovigliano, si allungano e si attorcigliano costantemente. Nel corso del tempo, questi movimenti alla fine portano all’inversione dei poli.

Il ciclo solare avviene a causa di questo capovolgimento dei poli! Il nord diventa sud e il sud diventa nord ogni 11 anni circa.

I poli si invertono di nuovo al punto di partenza, rendendo il ciclo solare completo un fenomeno di 22 anni.

Come influisce l’attività solare sul tempo?

Il Sole influisce sia sul tempo che sulla tecnologia (da cui dipendiamo sempre di più) qui sulla Terra. Per esempio:

• GPS, satelliti e altri sistemi high-tech nello spazio possono essere influenzati da un Sole attivo. Alcuni di questi sistemi non sono protetti dagli strati atmosferici della Terra, quindi le grandi eruzioni solari hanno il potenziale di causare miliardi di dollari di danni alle infrastrutture high-tech del mondo, dalla navigazione GPS alle reti elettriche, ai viaggi aerei e ai servizi finanziari.
• Pericoli di radiazioni per gli astronauti possono essere causati da un Sole tranquillo. I deboli venti solari permettono ai raggi cosmici galattici di entrare nel sistema solare interno. Anche i piloti di linea e l’equipaggio possono ricevere una dose maggiore di radiazioni durante le tempeste solari.
• Anche il tempo sulla Terra può essere influenzato. Secondo Bob Berman, astronomo per The Old Farmer’s Almanac, gli scienziati del NOAA hanno concluso che quattro fattori determinano le temperature globali: i livelli di anidride carbonica, le eruzioni vulcaniche, il modello El Niño del Pacifico e l’attività del Sole.
• I cambiamenti climatici globali, compresi i periodi a lungo termine di freddo globale, le precipitazioni, la siccità e altri cambiamenti meteorologici, possono anche essere influenzati dall’attività del ciclo solare.

Pittura di Abraham Hondius, “The Frozen Thames, looking Eastwards towards Old London Bridge,” 1677. Image credit: Museum of London.

Il minimo di Maunder e la “piccola era glaciale”

Tempi di attività solare depressa sembrano corrispondere a periodi di freddo globale nella storia. L’esempio più famoso è la “Piccola Era Glaciale”.

• Tra il 1645 e il 1715 – durante quello che oggi chiamiamo il “Minimo di Maunder” – le macchie solari furono estremamente rare.
• In particolare, ci furono solo circa 50 macchie solari (invece delle solite 40-50 mila) e inverni rigidi.
• Per 70 anni, le temperature calarono da 1,8 a 2,7 gradi Fahrenheit.
• Sette decenni di gelo, corrispondenti al periodo più freddo della Piccola Era Glaciale, hanno portato a stagioni più brevi e alla fine alla mancanza di cibo.

Conversamente, periodi di maggiore attività solare hanno corrisposto al riscaldamento globale. Durante il 12° e il 13° secolo, il Sole era attivo e il clima europeo era piuttosto mite.

Gli esperti non sanno con certezza, tuttavia, cosa abbia causato la Piccola Era Glaciale; le teorie suggeriscono che sia stata probabilmente dovuta a una combinazione di eventi. Alcuni scienziati stanno ricercando altri fattori, come l’aumento dell’attività vulcanica, che corrispondeva al periodo del Minimo di Maunder.

In quale ciclo solare siamo ora?

Siamo ora nel ciclo solare 25. La registrazione dei cicli solari è iniziata nel 1755 con il ciclo solare 1.

Nel dicembre 2019, il numero di macchie solari ha raggiunto il minimo solare e il “fondo” e il Sole è passato dal Ciclo 24 al Ciclo 25. Il massimo solare o picco è previsto per il luglio 2025.

• Per minimo solare, si intende il numero più basso di macchie solari. Dopo alcuni anni di alta attività, il Sole si ridurrà con meno macchie solari o quasi senza macchie. La temperatura si raffredda.
• Inversamente, il massimo solare è il più alto numero di macchie solari in un dato ciclo. Un nuovo ciclo inizia con un “massimo solare” pieno di tempeste solari e macchie solari. La temperatura si riscalda.

Come i cicli possono sovrapporsi, può essere difficile prevedere quando inizia un nuovo ciclo. Tuttavia, ci sono alcuni indizi. Per esempio, le macchie solari tendono a formarsi più vicino all’equatore del Sole quando il ciclo si conclude (e a latitudini più alte quando inizia un nuovo ciclo). Gli scienziati misurano i cicli solari tenendo traccia del numero di macchie solari che appaiono sulla superficie del Sole e annotando la posizione. Un nuovo ciclo solare è considerato iniziato quando le macchie solari si raggruppano a latitudini più alte con le polarità magnetiche delle macchie principali opposte a quelle del ciclo precedente.

Il ciclo solare 25 sarà tranquillo o selvaggio? Guarda le previsioni per il Ciclo Solare 25.