Satellite Hinobe, un sole a quattro poli?

Diversi siti Web cospirazionisti hanno fatto eco in questi giorni a un lancio dell'Asahi Shinbun, il quotidiano giapponese, che riportava a sua volta il comunicato stampa del team di scienziati che analizzano i dati del satellite Hinode (Sunrise, nome assegnato dopo che nel pre-lancio, risalente al 2006, il satellite si era chiamato Solar-B), una missione congiunta JAXA, NASA e ESA che esplora in dettaglio l'attività magnetica del sole. La notizia riguarda un evento che a una lettura superficiale suona abbasanza inquietante. Il sole si sta trasformando in un gigantesco quadrupolo magnetico.

Il livello di risoluzione raggiunto da Hinode ha consentito in questi anni di rafforzare la nostra conoscenza sul fenomeno della "dinamo solare", l'effetto allla base della produzione delle celebri macchie, nonché degli eventi a esse correlati, come le eiezioni di massa coronale. Alla base della dinamo solare c'è il campo magnetico dell'astro: secondo la teoria le linee che congiungono i due poli del sole subiscono all'altezza dell'equatore una progressiva distorsione causata dalla diversa velocità angolare del sole alla latitudine bassa. Le linee tendono a spezzarsi, a richiudersi in maniera indipendente e a formare quindi delle "zone di interdizione" al calore che a loro volta si traducono in macchie solari (poi anche le linee del campo locale associate alle macchie si ricongiungono con le linee del campo magnetico totale dando vita agli effetti eiettivi, ma questo è un altro discorso).

In un comunicato rilasciato il 19 aprile (questa la versione originale in giapponese, ve la fornisco perché la traduzione con Google è abbastanza chiara e c'è un sacco di materiale aggiuntivo, molto meno rispetto alla traduzione inglese pubblicata nella versione del sito Hinode in questa lingua). In questi 4 anni, dice il comunicato, Hinode ha osservato in dettaglio il fenomeno dell'inversione di polarità che caratterizza, tra i tanti, il famoso ciclo solare. Ogni 11 anni circa, in corrispondenza del massimo solare, il picco di intensità raggiunto dal flusso e dal numero di macchie, i poli magnetici del sole si invertono rapidamente, il polo nord prende il posto del sud e viceversa. In base alle previsioni, questa inversione avrebbe dovuto verificarsi intorno al 2013, data appunto prevista per il nuovo massimo. Ma come forse sapete se leggete questo blog regolarmente, stiamo attraversando un periodo di intensità solare molto bassa, con un minimo di macchie che è stato prolungatissimo. Per quasi un anno anzi, il sole non ne ha praticamente avute, di macchie.

Che qualcosa stia succedendo (gli esperti ipotizzano un effetto di Dalton, o addirittura Maunder, due osservatori che nel '600 e alla fine del '700 hanno descritto periodi estremamente lunghi di minimo solare) sembrano ora testimoniarlo le osservazioni di Hinode. Quali sono le conclusioni degli astrofisici giapponesi? In quest'ultimo anno di rilevamento del flusso magnetico in corrispondenza delle regioni polari del sole si è rafforzato un fenomeno che va avanti dal 2008: il polo nord geografico del sole sta cambiando rapidamente la polarità magnetica. Normale, direte voi, con l'approssimarsi del massimo.

E invece no: il cambiamento di polarità sta accelerando, passando dal meno al più (la polarità dovrebbe cambiare già quest'anno) mentre non sta accadendo la stessa cosa al polo sud geografico, dove il segno più magnetico è assolutamente stabile. Le immagini che potete vedere, allegate a una recente testi di astrofisica e distribuite dai responsabili della missione Hinobe a corredo dei loro comunicati, sono molto evidenti. Al colore arancione corrisponde una polarità negativa, all'azzurro una positiva. Nell'immagine che riguarda le latitudini nord (coppia di immagini in alto) le chiazze arancione si diradano, cedono il posto all'azzurro (il confronto è 2008-2011 e 2009-2012), mentre alle estreme latitudini meridionali le chiazze azzurre dominano senza flessioni. Insomma, tra poco tempo rischiamo di avere un sole con quattro poli magnetici, due, positivi entrambi, in corrispondenza dei poli geografici; più verosimilmente altri due, ma col segno meno, in regioni equatoriali opposte tra loro. Un quadrupolo magnetico al posto di un dipolo.
Seguendo tale ragionamento, ci si potrebbe chiedere quali potrebbero essere le conseguenze di tale anomalia sulla dinamo solare. La quadrupla polarità potrebbe influire sul "motore" delle macchie solari, riducendone, come per una sorta di messa a terra, l'output complessivo e trascinando il sistema terra-sole verso le condizioni climatiche pre-glaciali che duecento e trecentocinquanta anni fa furono il "segno" più evidente dei minimi profondi. Nonché verso un probabile letargo delle onde corte sulle frequenze più alte.

Intanto, anche la NASA conferma, con la sua ultima stima sull'andamento del ciclo 24, che il prossimo massimo solare si raggiungerà nella primavera del 2o13 e sarà il meno intenso degli ultimi 100 anni, con un numero normalizzato di macchie pari a 60,2, contro i 118,4 del settembre 2000, in corrispondenza con il massimo del ciclo 23.

Tempeste solari, la termosfera diventa una centrale elettrica

Nel corso del forte periodo di attività solare dell'inizio del mese, caratterizzato da episodi di eiezione di massa coronale, la nostra termosfera, lo strato più elevato dell'atmosfera, avrebbe assorbito una energia pari a quella necessaria per alimentare l'intera rete elettrica di New York per un paio d'anni (peccato non poterla sfruttare). La NASA ha realizzato un breve ma istruttivo filmato su fenomeni destinati sicuramente ad aumentare da qui al 2013-14, periodo per cui è previsto il massimo del ciclo solare attualmente in corso.

Qui l'originale dell'articolo appena pubblicato, con i rimandi ai dati misurati dal programma SABER (radiometria all'infrarosso), uno dei quattro strumenti del satellite TIMED che studia la dinamica di termosfera, mesosfera e ionosfera.

Ciclo 24, un massimo davvero al minimo

Un ciclo solare, il numero 24 attualmente in corso, che dovrebbe raggiungere un massimo poco prominente, tra circa due anni e mezzo. Queste sono le prime previsioni formulate dagli esperti di fisica solare del Marshall Space Flight Center della NASA, disponibili qui. Allo stato le previsioni dicono che il massimo raggiungerà un numero di macchie normalizzato pari a 64 (davvero poco) verso il luglio 2013. Proseguendo il suo cammino, il ciclo che è da poco iniziato fornirà ulteriori indizi. Ecco un riassunto delle tre tecniche utilizzate dagli scienziati per questo tipo di proiezioni.

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Among the most reliable techniques are those that use the measurements of changes in the Earth's magnetic field at, and before, sunspot minimum. These changes in the Earth's magnetic field are known to be caused by solar storms but the precise connections between them and future solar activity levels is still uncertain.

Of these "geomagnetic precursor" techniques three stand out. The earliest is from Ohl and Ohl [Solar-Terrestrial Predictions Proceedings, Vol. II. 258 (1979)] They found that the value of the geomagnetic aa index at its minimum was related to the sunspot number during the ensuing maximum. The primary disadvantage of this technique is that the minimum in the geomagnetic aa index often occurs slightly after sunspot minimum so the prediction isn't available until the sunspot cycle has started.

An alternative method is due to a process suggested by Joan Feynman. She separates the geomagnetic aa index into two components: one in phase with and proportional to the sunspot number, the other component is then the remaining signal. This remaining signal has, in the past, given good estimates of the sunspot numbers several years in advance. The maximum in this signal occurs near sunspot minimum and is proportional to the sunspot number during the following maximum. This method does allow for a prediction of the next sunspot maximum at the time of sunspot minimum.

A third method is due to Richard Thompson [Solar Physics 148, 383 (1993)]. He found a relationship between the number of days during a sunspot cycle in which the geomagnetic field was "disturbed" and the amplitude of the next sunspot maximum. His method has the advantage of giving a prediction for the size of the next sunspot maximum well before sunspot minimum.

(...)

NASA SDO, dall'orbita tutti i segreti del Sole

Stavo seguendo in diretta su Nasa TV la conferenza stampa della missione Solar Dynamics Observatory, un telescopio spaziale che verrà lanciato il 9 febbraio prossimo con lo scopo di studiare in condizioni orbitali i vari fenomeni che caratterizzano la variabilità del Sole e i suoi effetti sulla Terra. Una missione senza precedenti, che durerà 15 anni e ci fornirà, si spera molte risposte sugli attuali misteri della fisica solare. C'è una grande attesa per l'avvio della missione proprio nelle settimane in cui il nostro astro dà chiari segni di ripresa del suo ciclo di attività dopo una prolungatissima fase di minimo.

Ecco un articolo di Space Daily, dove si parla anche del ruolo degli astrofisici dell'università del New Mexico.

Studying The Secrets Of The Sun by Staff Writers Las Cruces NM (SPX) Jan 18, 2010

All life on planet Earth owes its existence to the sun. The sun's rays are where we derive our vitamin D and where most plants get their energy to go through photosynthesis. It was worshipped as a deity by ancient cultures and its power is now harnessed as a source of renewable energy.
The sun is a star at the center of our solar system. Its mass makes up more than 99 percent of the mass of our solar system and is 109 times the size of the planet we call home. More than 1.3 million Earths could comfortably fit inside the sun. Its core can reach temperatures of 27 million degrees Fahrenheit. With all that we now know about this bright star, there are still many areas of the sun that are an enigma to us.
New Mexico's climate and clear skies make it an ideal location for stellar and solar observations, and scientists around the globe are taking advantage and employing the expertise of local researchers in finding out everything they can about the sun - from the inside out. "I think New Mexico is really coming of age in the field of astronomy in terms of what is happening at our individual campus and what is happening with our national and international collaborations," said Bernie McNamara, professor in New Mexico State University's Department of Astronomy. "We are actually at the stage now where New Mexico institutions are being sought out as collaborators."
NASA is about to launch a 15-year mission to study the sun continuously through satellites and telescopes and NMSU is set to play an integral part in interpreting the data collected from the instruments. From a single, ground-based telescope, the sun cannot be viewed once it sets, creating gaps in data collection. The main aspect of the soon-to-be-launched multi-billion dollar Solar Dynamic Observatory satellite is that it will allow the sun to be viewed continuously, said Jason Jackiewicz, assistant professor of astronomy at NMSU.
Researchers will use state-of-the-art instruments to study the oscillations on the surface of the sun as well as seismic data that will look inside the sun in order to find the source of solar events.
"The mission is designed to understand the magnetic sun," Jackiewicz said. "We are trying to predict when and where a sunspot will pop through the surface of the sun. If we can do that, it might give us an idea of how we can predict solar flares and other mass ejections."
Jackiewicz earned a spot on the SDO team, charged with setting up a data analysis pipeline to detect magnetic structures beneath the surface of the sun. "This satellite will provide us with the best data, by far, that we have seen in a long time," Jackiewicz said.
Astronomers at NMSU also are using grants from NASA and the National Science Foundation to help predict space weather in order to prevent damage done by solar magnetic storms to space-based and ground-based electronic facilities.
The National Solar Observatory, which has observation sites at Sacramento Peak in Sunspot, N.M., and at Kitt Peak in Tucson, Ariz., is consolidating its operations in anticipation of a new telescope based in Hawaii called the Advanced Technology Solar Telescope. When it is completed, the ATST will have the ability to study the smallest spatial features of the sun.
A second major new solar project that New Mexico may well play a role in is called the Stellar Oscillation Network Group. Led by a group of Danish institutions it aims to build eight telescopes around the world so that stars can be viewed continuously.
NMSU, in collaboration with other institutions, has applied for funding from NSF's Major Research Instrumentation Program to place one of these new telescopes at the Apache Point Observatory, in Sunspot.
SONG is fundamentally different from other kinds of solar missions because its telescopes will measure stellar oscillations through the motion of the star's surface. This will be done with a precision not before possible, McNamara said.
"The science behind this project is really unprecedented," Jackiewicz said.
The Air Force Research Laboratory is working to relocate its Space Weather Center of Excellence to New Mexico from Massachusetts. The AFRL is a major force in the state in solar and stellar research and its scientists are interested in teaming with an institution in New Mexico to continue their work.
McNamara said officials have spoken to researchers at the University of New Mexico and also plan to speak to researchers at NMSU to be a part of the partnership.
At NMSU, the 21st Century Space and Aerospace Cluster - made up of members from the astronomy, computer science, electrical and computer engineering, mechanical and aerospace engineering and physics departments and the Physical Science Laboratory - works to promote space-related education and research at the university.
The NSF has awarded several grants in New Mexico that focus on solar research, including projects at Los Alamos National Laboratory, UNM and NSO, where graduate students from NMSU and other universities work under the mentorship of renowned scientists. "Within New Mexico, we are gaining a strong national and international reputation in the field of solar physics that makes us an attractive partner," McNamara said.
As interest in the sun and its impact on Earth continues to increase, New Mexico is donning its sunshades and doing everything it can to stay at the forefront of revolutionary solar research.

Le macchie solari si stanno lentamente spegnendo?

Quarantaquattro. Gatti? No, giorni - a oggi - senza macchie solari. Il minimo magnetico del nostro astro comincia a preoccupare seriamente i ricercatori. A inizio luglio, la comparsa della macchia numero 1024 aveva fatto illudere un po' tutti segnando un pur timido inizio del ciclo 24. Passata la macchia, gabbato lo sole: da allora tutto è tornato quieto e il disco solare continua a essere immacolato, con i valori geomagnetici che in effetti si mantengono sempre molto bassi. Dal punto di vista propagativo le cose per i segnali radio deboli e lontani sembrano andare a senso alterno. Qui a L'Ago ieri e stamattina la presenza dell'Alaska nei 25 metri della banda broadcast è un buon indicatore, anche nelle bande amatoriali dei 20 metri, quindi su frequenze abbastanza alte che a rigor di logica sarebbero favorite dall'attività solare, ci sono segnali interessanti. In FM la stagione dell'E sporadico si sta chiudendo con gli ultimi fuochi delle aperture in Europa (qui in Italia con la banda così affollata, è difficile rendersene conto): non è stata una grande stagione ma si deve anche dire che l'E sporadico non sembra essere del tutto correlato all'attività solare, ci possono essere aperture molto intense anche senza macchie solari. In compenso oltreoceano segnalano già le aperture in onde medie, transatlantiche e transpacifiche. Ho provato ad ascoltare qualcosa nella mia postazione ligure, ma tra venerdì e sabato non c'era granché, mentre ieri le fortissime scariche elettriche atmosferiche mi hanno fatto desistere. Interessante la frequenza di 638 kHz (separata di un kHz dal canale europeo dei 639), dove dopo il tramonto si può ascoltare, con difficoltà, NBC Nigeria da Kaduna.
E il sole? Oggi su Space Weather c'è un articolo piuttosto allarmante di due studiosi del National Solar Observatory di Tucson, in Arizona, che hanno calcolato una netta diminuzione nell'intensità del campo magnetico associato alle macchie solari. Gli scienziati hanno lavorato misurando l'effetto Zeeman, che determina un diverso comportamento degli elettroni in presenza di campi magnetici costanti (elettroni con diverso numero quantito interagiscono in modo diverso e non passano più tra livelli energetici fissi ma "splittati") sugli atomi di ferro prossimi alle macchie solari. Dalle loro analisi emerge che la separazione Zeeman delle linee spettrali osservate è meno marcata e quindi il campo che genera le macchie è in proporzione più basso. E senza campo, le macchie possono - come si vede - scomparire del tutto.
Insomma, un minimo davvero minimo, che giustamente viene paragonato a quello della Borsa (arrivato in basso scende ancora più in basso) e comporta, oltre al crollo delle emissioni radio a 10,7 centimetri di lambda (mai così basse in 55 anni di misurazioni), anche un calo dell'irraggiamento.



Nel caso dei raggi UV estremi è addirittura del 6%, non abbastanza per invertire gli effetti del riscaldamento globale ma sufficiente per determinare, per esempio, un minor rigonfiamento degli strati alti dell'atmosfera (meno caldi) con una conseguente dimunuzione dell'attrito sui satelliti a orbita bassa, che diventano più longevi (con loro sono più longevi anche i detriti spaziali e questo è meno bello).

QUIET SUN: Today marks the 44th consecutive day without spots on the sun--one of the longest quiet spells of the current solar minimum. In early July, sunspot 1024 seemed to herald the long-awaited onset of Solar Cycle 24, but shortly after that apparition, sunspot production turned off again. Deep solar minimum continues...
ARE SUNSPOTS DISAPPEARING? Sunspots are made of magnetism. The "firmament" of a sunspot is not matter but rather a strong magnetic field that appears dark because it blocks the upflow of heat from the sun's fiery depths. Without magnetism, there would be no sunspots.

That's what makes the following graph a little troubling:


According to Bill Livingston and Matt Penn of the National Solar Observatory in Tucson, Arizona, sunspot magnetic fields are waning. The two respected solar astronomers have been measuring solar magnetism since 1992. Their technique is based on Zeeman splitting of infrared spectral lines emitted by iron atoms in the vicinity of sunspots. Extrapolating their data into the future suggests that sunspots could completely disappear within decades. That would be a bummer for Spaceweather.com.
Don't count out sunspots just yet, however. While the data of Livingston and Penn are widely thought to be correct, far-reaching extrapolations may be premature. This type of measurement is relatively new, and the data reaches back less than 17 years. "Whether this is an omen of long-term sunspot decline, analogous to the Maunder Minimum, remains to be seen," they caution in a recent EOS article.
One thing is certain. Solar Minimum is a lot more interesting than it sounds: more.

Ciclo solare 24, un massimo sotto quota 90

Nuove previsioni per sull'andamento del ciclo solare numero 24. Il picco dovrebbe arrivare nel 2013 e sarà molto basso (numero di macchie intorno al 90, poco sopra il 78 raggiunto nel massimo del 1928). Questo non deve far sembrare che il sole attuale non possa essere "pericoloso", perché eventi come tempeste solari, brillamenti, eiezioni e relative conseguenze geomagnetiche sono spesso non correlati all'intensità del ciclo. I danni che le infrastrutture elettriche e di telecomunicazioni subiscono in caso di perturbazioni geomagnetiche molto intense posso costare un sacco di soldi.

New Solar Cycle Prediction
05.29.2009


May 29, 2009: An international panel of experts led by NOAA and sponsored by NASA has released a new prediction for the next solar cycle. Solar Cycle 24 will peak, they say, in May 2013 with a below-average number of sunspots. "If our prediction is correct, Solar Cycle 24 will have a peak sunspot number of 90, the lowest of any cycle since 1928 when Solar Cycle 16 peaked at 78," says panel chairman Doug Biesecker of the NOAA Space Weather Prediction Center.
It is tempting to describe such a cycle as "weak" or "mild," but that could give the wrong impression.
"Even a below-average cycle is capable of producing severe space weather," points out Biesecker. "The great geomagnetic storm of 1859, for instance, occurred during a solar cycle of about the same size we’re predicting for 2013."
The 1859 storm--known as the "Carrington Event" after astronomer Richard Carrington who witnessed the instigating solar flare--electrified transmission cables, set fires in telegraph offices, and produced Northern Lights so bright that people could read newspapers by their red and green glow. A recent report by the National Academy of Sciences found that if a similar storm occurred today, it could cause $1 to 2 trillion in damages to society's high-tech infrastructure and require four to ten years for complete recovery. For comparison, Hurricane Katrina caused "only" $80 to 125 billion in damage.
The latest forecast revises an earlier prediction issued in 2007. At that time, a sharply divided panel believed solar minimum would come in March 2008 followed by either a strong solar maximum in 2011 or a weak solar maximum in 2012. Competing models gave different answers, and researchers were eager for the sun to reveal which was correct. "It turns out that none of our models were totally correct," says Dean Pesnell of the Goddard Space Flight Center, NASA's lead representative on the panel. "The sun is behaving in an unexpected and very interesting way."
Researchers have known about the solar cycle since the mid-1800s. Graphs of sunspot numbers resemble a roller coaster, going up and down with an approximately 11-year period. At first glance, it looks like a regular pattern, but predicting the peaks and valleys has proven troublesome. Cycles vary in length from about 9 to 14 years. Some peaks are high, others low. The valleys are usually brief, lasting only a couple of years, but sometimes they stretch out much longer. In the 17th century the sun plunged into a 70-year period of spotlessness known as the Maunder Minimum that still baffles scientists.
Right now, the solar cycle is in a valley--the deepest of the past century. In 2008 and 2009, the sun set Space Age records for low sunspot counts, weak solar wind, and low solar irradiance. The sun has gone more than two years without a significant solar flare. "In our professional careers, we've never seen anything quite like it," says Pesnell. "Solar minimum has lasted far beyond the date we predicted in 2007."
In recent months, however, the sun has begun to show timorous signs of life. Small sunspots and "proto-sunspots" are popping up with increasing frequency. Enormous currents of plasma on the sun’s surface ("zonal flows") are gaining strength and slowly drifting toward the sun’s equator. Radio astronomers have detected a tiny but significant uptick in solar radio emissions. All these things are precursors of an awakening Solar Cycle 24 and form the basis for the panel's new, almost unanimous forecast.
According to the forecast, the sun should remain generally calm for at least another year. From a research point of view, that's good news because solar minimum has proven to be more interesting than anyone imagined. Low solar activity has a profound effect on Earth’s atmosphere, allowing it to cool and contract. Space junk accumulates in Earth orbit because there is less aerodynamic drag. The becalmed solar wind whips up fewer magnetic storms around Earth's poles. Cosmic rays that are normally pushed back by solar wind instead intrude on the near-Earth environment. There are other side-effects, too, that can be studied only so long as the sun remains quiet.
Meanwhile, the sun pays little heed to human committees. There could be more surprises, panelists acknowledge, and more revisions to the forecast. "Go ahead and mark your calendar for May 2013," says Pesnell. "But use a pencil."