Sole "senza macchie", colpa della corrente meridionale?

In un articolo pubblicato ieri su Nature e annunciato da una conferenza stampa alla NASA, un team di scienziati di Calcutta, Bozeman nel Montana e Cambridge nel Massachusetts ha presentato i risultati di un lungo studio di modellazione della dinamica solare, affermando di aver trovato la possibile spiegazione del minimo solare prolungato che ha caratterizzato il biennio tra il 2008 e il 2009, ritardando l'avvento del ciclo solare 24 attualmente in corso. In quel periodo gli astrofisici solari hanno contato un elevato numero di giorni "spotless", privi di macchie solari, il più alto da un secolo a questa parte. I fisici dell'atmosfera hanno invece registrato un abbassamento della temperatura degli strati alti dell'atmosfera, che in molti punti ha collassato come una mela che avvizisce. Questa contrazione dell'atmosfera ha influito sui cosiddetti detriti spaziali, i resti dei satelliti artificiali che in condizioni normali entrano in contatto con l'atmosfera e finiscono distrutti. A causa dell'abbassamento di quota di quest'ultima, i detriti si sono accumulati e sul pianeta sono piovute per buona misura grandi quantità di raggi cosmici. Il raffreddamento causato dalla diminuzione della quantità di raggi UV provenienti dalle macchie potrebbe avere conseguenze climatiche sulla temperatura complessiva della terra. In occasione del celebre "minimo di Maunder" nel '600, i climatologi tendono ad associare la prolungata assenza di macchie alla "miniglaciazione", durata una settantina di anni, che si era verificata allora.

Il modello proposto dagli scienziati può essere equiparato a una fabbrica di macchie solari e agli effetti distorsivi della "corrente meridionale" che circola, come una corrente oceanica, dalle regioni polari del sole in direzione del suo equatore, un vero e proprio "nastro trasportatore di macchie", che trascina i resti delle macchie consumate per 300 mila chilometri nella profondità del sole e riporta verso la superficie le macchie rigenerate.

Nella prima parte del periodo spotless questo nastro ha subito una forte accelerazione, trascinando i resti magnetici delle macchie in modo troppo vorticoso, creando una sorta di tappo. A quel punto la corrente meridionale ha subito un rallentamento e il meccanismo di rigenerazione magnetica è andato in tilt. Solo adesso la situazione si sarebbe normalizzata ma intanto i ricercato stanno affinando i loro strumenti predittivi per l'analisi del prossimo minimo.

Le ultime previsioni pubblicate proprio pochi giorni fa dal Marshall Space Flight Center dicono che con un numero "normalizzato" pari a 58 macchie raggiunto a metà 2013, il massimo del ciclo 24 sarà il più basso in quasi 200 anni.

Researchers Crack the Mystery of the Spotless Sun

03.02.11

In 2008-2009, sunspots almost completely disappeared for two years. Solar activity dropped to hundred-year lows; Earth's upper atmosphere cooled and collapsed; the sun’s magnetic field weakened, allowing cosmic rays to penetrate the Solar System in record numbers. It was a big event, and solar physicists openly wondered, where have all the sunspots gone?

Now they know. An answer is being published in the March 3rd edition of Nature. "Plasma currents deep inside the sun interfered with the formation of sunspots and prolonged solar minimum," says lead author Dibyendu Nandi of the Indian Institute of Science Education and Research in Kolkata. "Our conclusions are based on a new computer model of the sun's interior."

For years, solar physicists have recognized the importance of the sun's "Great Conveyor Belt." A vast system of plasma currents called ‘meridional flows’ (akin to ocean currents on Earth) travel along the sun's surface, plunge inward around the poles, and pop up again near the sun's equator. These looping currents play a key role in the 11-year solar cycle. When sunspots begin to decay, surface currents sweep up their magnetic remains and pull them down inside the star; 300,000 km below the surface, the sun’s magnetic dynamo amplifies the decaying magnetic fields. Re-animated sunspots become buoyant and bob up to the surface like a cork in water—voila! A new solar cycle is born.

For the first time, Nandi’s team believes they have developed a computer model that gets the physics right for all three aspects of this process--the magnetic dynamo, the conveyor belt, and the buoyant evolution of sunspot magnetic fields.

"According to our model, the trouble with sunspots actually began in back in the late 1990s during the upswing of Solar Cycle 23," says co-author Andrés Muñoz-Jaramillo of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "At that time, the conveyor belt sped up."

The fast-moving belt rapidly dragged sunspot corpses down to sun's inner dynamo for amplification. At first glance, this might seem to boost sunspot production, but no. When the remains of old sunspots reached the dynamo, they rode the belt through the amplification zone too hastily for full re-animation. Sunspot production was stunted.

Later, in the 2000s, according to the model, the Conveyor Belt slowed down again, allowing magnetic fields to spend more time in the amplification zone, but the damage was already done. New sunspots were in short supply. Adding insult to injury, the slow moving belt did little to assist re-animated sunspots on their journey back to the surface, delaying the onset of Solar Cycle 24. "The stage was set for the deepest solar minimum in a century," says co-author Petrus Martens of the Montana State University Department of Physics. Colleagues and supporters of the team are calling the new model a significant advance. "Understanding and predicting solar minimum is something we’ve never been able to do before---and it turns out to be very important," says Lika Guhathakurta of NASA’s Heliophysics Division in Washington, DC.

While Solar Max is relatively brief, lasting a few years punctuated by episodes of violent flaring, over and done in days, Solar Minimum can grind on for many years. The famous Maunder Minimum of the 17th century lasted 70 years and coincided with the deepest part of Europe's Little Ice Age. Researchers are still struggling to understand the connection.

One thing is clear: During long minima, strange things happen. In 2008-2009, the sun’s global magnetic field weakened and the solar wind subsided. Cosmic rays normally held at bay by the sun’s windy magnetism surged into the inner solar system. During the deepest solar minimum in a century, ironically, space became a more dangerous place to travel. At the same time, the heating action of UV rays normally provided by sunspots was absent, so Earth’s upper atmosphere began to cool and collapse. Space junk stopped decaying as rapidly as usual and started accumulating in Earth orbit. And so on….

Nandi notes that their new computer model explained not only the absence of sunspots but also the sun’s weakened magnetic field in 08-09. "It's confirmation that we’re on the right track."

Next step: NASA’s Solar Dynamics Observatory (SDO) can measure the motions of the sun’s conveyor belt—not just on the surface but deep inside, too. The technique is called helioseismology; it reveals the sun’s interior in much the same way that an ultrasound works on a pregnant woman. By plugging SDO’s high-quality data into the computer model, the researchers might be able to predict how future solar minima will unfold. SDO is just getting started, however, so forecasts will have to wait.

Indeed, much work remains to be done, but, says Guhathakurta, "finally, we may be cracking the mystery of the spotless sun."

Un telescopio spaziale per il nostro sole mutevole

Non ce ne accorgiamo, dicono gli scienziati della NASA, ma il nostro sole è una stella variabile, una continua fabbrica di fenomeni misteriosi, un vero e proprio laboratorio di astrofisica. Per studiarla, per cercare di capire tutte le conseguenze della sua dinamicità sulla nostra atmosfera e probabilmente il nostro clima, sta per essere lanciata, il 9 febbraio l'ambiziosa missione del Solar Dynamics Observatory. Che ha anche aperto un fantastico canale su You Tube.

Solar Dynamics Observatory: The 'Variable Sun' Mission
02.05.2010

February 5, 2010: For some years now, an unorthodox idea has been gaining favor among astronomers. It contradicts old teachings and unsettles thoughtful observers, especially climatologists. "The sun," explains Lika Guhathakurta of NASA headquarters in Washington DC, "is a variable star." But it looks so constant... That's only a limitation of the human eye. Modern telescopes and spacecraft have penetrated the sun's blinding glare and found a maelstrom of unpredictable turmoil. Solar flares explode with the power of a billion atomic bombs. Clouds of magnetized gas (CMEs) big enough to swallow planets break away from the stellar surface. Holes in the sun's atmosphere spew million mile-per-hour gusts of solar wind. And those are the things that can happen in just one day.
Over longer periods of decades to centuries, solar activity waxes and wanes with a complex rhythm that researchers are still sorting out. The most famous "beat" is the 11-year sunspot cycle, described in many texts as a regular, clockwork process. In fact, it seems to have a mind of its own.
"It's not even 11 years," says Guhathakurtha. "The cycle ranges in length from 9 to 12 years. Some cycles are intense, with many sunspots and solar flares; others are mild, with relatively little solar activity. In the 17th century, during a period called the 'Maunder Minimum,' the cycle appeared to stop altogether for about 70 years and no one knows why."
There is no need to go so far back in time, however, to find an example of the cycle's unpredictability. Right now the sun is climbing out of a century-class solar minimum that almost no one anticipated.
"The depth of the solar minimum in 2008-2009 really took us by surprise," says sunspot expert David Hathaway of the Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama. "It highlights how far we still have to go to successfully forecast solar activity."
That's a problem, because human society is increasingly vulnerable to solar flare ups. Modern people depend on a network of interconnected high-tech systems for the basics of daily life. Smart power grids, GPS navigation, air travel, financial services, emergency radio communications—they can all be knocked out by intense solar activity. According to a 2008 study by the National Academy of Sciences, a century-class solar storm could cause twenty times more economic damage than Hurricane Katrina.
(continua)

Analisi dei cicli solari, un nuovo minimo di Dalton?

Mi capita ogni tanto di intercettare i contributi pubblicati sul sito Watts up with that, il blog in cui Anthony Watts riversa i suoi "Commentary on puzzling things in life, nature, science, technology, and recent news". Il focus dell'interesse di Watts è la climatologia, ma anche le questioni solari e geofisiche occupano un posto prominente. Nel post del 22 settembre Watts si interroga sul possibile andamento del ciclo solare 24, guardando alla macchia apparsa in questi giorni (sembra già in via di scioglimento, a proposito) e citando un astrofisico belga, Jan Jansens, che sul suo sito Soalemon (interessantissimo anche lui) prevede una certa similitudine tra l'attuale e due cicli precedenti.
Ma la chicca di questo post è il fantastico grafico di lettura molto intuitiva. Il grafico, di cui non capisco la fonte, rappresenta una trasformata a pacchetto d'onda di Morlet degli ultimi due secoli e mezzo di dati relativi allo Smoothed Sunspot Number, li numero normalizzato di macchie solari. Avete mai sentito di questa trasformata? Io no. Da quello che leggo (e riesco a capire) su Wikipedia è una sorta di ibrido tra analisi statistica gaussiana e trasformata di Fourier ed è stata inventata da Jean Morlet, un geofisico francese che studiava le tecniche di trattamento del segnale alle frequenze ELF per le indagini petrolifere. Il grafico riportato da Watts si legge nel tempo lungo l'asse orizzontale e per la periodicità dei segni di attività del sole (le macchie) lungo il verticale. Il codice cromatico indica invece l'intensità dei picchi, dal blu (meno intenso) al rosso (più intenso). Sulla linea tracciata in corrispondenza della "altezza" della periodicità di undici anni si vedono chiaramente gli ovali rosso intenso che corrispondono ai picchi del ciclo undecennale di Schwabe. Poi ci sono le linee della subperiodicità, il ciclo di Hale di circa 22 anni e quello di 44 anni. Watts però fa notare un particolare. Il nostro ciclo attuale, li 24, inizia in pratica all'estrema destra del grafico, dove se osservate bene c'è una sottile area verticale tutta blu, una "sacca" in cui l'attività solare è minima. L'unico punto del grafico in cui si verifica la stessa rarefazione è guarda caso quella corrispondente al minimo di Dalton di inizio '800. Giustamente Watts si chiede se stiamo assistendo a una ripetizione della seria iniziata duecento anni fa o se il ciclo 24 subirà una impennata e la famosa sottile area blu verrà riassorbita.

New Cycle 24 Sunspot and SSN wavelet analysis
22 09 2008

Maybe there is some hope for SC24 ramping up this year yet. This appears to be the largest SC24 spot to date. Previous SC24 spots have faded quickly, we’ll see how long this one lasts.
In other news, Jan Jansens reports that SC23-24 continues to behave much more like cycles in the late 19th and early 20th century. See this:
http://users.telenet.be/j.janssens/SC23web/SCweb8.pdf
Also, courtesy Basil, a new way to look at sunspot numbers. This is a Morlet wavelet transform of smoothed sunspot numbers (SSN).
Time is read along the horizontal axis, and a time scale is drawn across the top of the image. Frequency is read on the verticle axis. The scale is 2**x months, where is is 1,2,3..9. So 2**7 is 128 months. I’ve drawn lines at approximately 11 yrs, 22 yrs, and 44 yrs. Amplitude is indicated by color. The basic 11 year Schwabe cycle is clearly indicated by the red ovals bisected by the line for 11 years. I’ve noted the Dalton Minimum, which is clearly different in character than the other cycles — with weaker and longer solar cycles. It is subtle, but you can see the weaker intensity of solar cycles 10-15 compared to solar cycles 16-23 in the weaker color of the earlier cycles. There is clearly enhanced activity, and of longer duration, at the end of the 20th century.
There is also a weaker, but distinct, level of activity at 22 years, the double sunspot of Hale cycle. The last three Hale cycles have been stronger than earlier Hale cycles. There is some indication of a double Hale cycle (~44 years) and at the top of the graph, we’re in Gleissberg cycle territory.
Now, for an interesting observation and speculation, note that at present, which is at the right edge of the chart, from the 11 yr line to the top it is all blue. There is only one other place on the entire chart where we can draw a vertical line from the 11 yr line to the top without it crossing some portion of color other than blue. Can you find it? (It is right at the beginning of Solar Cycle 5, i.e. the Dalton Minimum). Are we watching the beginning of a new 200 year cycle like what began with the Dalton Minimum in the early 1800’s? Obviously, no one knows. But the current transition is certainly unusual, and invites comparison to past transitions.

Macchie solari e foto aurorali per il ciclo 24

Oggi alle 15.44 UT il sole ha attraversato la linea dell'equatore celeste. Buon equinozio e buon autunno a tutti! La stagione degli ascolti asiatici ha inizio e Giampaolo Galassi mi segnalava l'altra sera le prime giapponesi in onde medie verso le 20.30 UTC. Ma la notizia del giorno, dopo un mese di agosto con il sole senza macchie, è la comparsa sul disco solare di un gruppo di macchie (piccole, sono grandi "solo" quanto la terra) chiaramente appartenenti al ciclo 24, quello nuovo. La polarità inversa rispetto alle macchie del 23esimo è un sintomo inequivocabile.
Molto è stato detto sui possibili effetti, anche climatologici, di un ciclo solare a bassa intensità. Io continuo ad avere la sensazione che dovremmo prendere con un po' di scetticismo in più la mole di misurazioni strumentali che stiamo accumulando, senza mai dimenticare che lo stiamo facendo da pochi decenni con tale dovizia di cifre dopo la virgola. Vedrete che il ciclo, che dopotutto ne dura undici, di anni, avrà modo di recuperare. A dispetto di una attività molto bassa il 9 agosto scorso è stata segnalata un'aurora boreale. Auguriamoci che sia possibile tornare a vederne qualcuna anche alle nostre latitudini, come è avvenuto qualche anno fa in fase di massimo discendente. E' uno degli spettacoli naturali più indescrivibili e mi piace celebrare la prima macchia importante del nuovo ciclo con un link al sito di Tony Prower, fotografo di aurore. Tony my ha scritto una ventina di giorni fa chiedendomi di scambiarci i collegamenti ai rispettivi siti. Abita in Islanda, il nostro fortunato amico, e pubblica regolarmente le sue fotografie di paesaggi, tramonti e northern lights sul suo spazio Iceland Aurora. Non potete immaginare quanto lo invidio. Tony, a few notes in your language - and please forgive the delay - just to say how I appreciated your message and how I feel flattered by your link exchange proposal. Your photo album is the most impressive I've ever seen as far as aurora and twilight landscapes are concerned, and I'm happy to contribute, albeit minimally, to its promotion. Thanks and let's keep in touch.

NEW SUNSPOT: For the first time in months, a significant sunspot is emerging on the sun. It is a fast-growing active region with two dark cores, each larger than Earth. The magnetic polarity of the sunspot identifies it as a member of new Sunspot Cycle 24. Because the year 2008 has brought so many blank suns, some observers have wondered if we are ever going to climb out of the ongoing deep solar minimum. Today's new sunspot is an encouraging sign that the 11-year solar cycle is indeed progressing, albeit slowly.

Sole senza macchie, possibili effetti climatici?

Sembra che alla fine la NOAA abbia rovinato la festa di chi in questi giorni ha celebrato il trascorso mese di agosto come "primo mese senza macchie solari" in un secolo. Se davvero la superficie del sole non avesse mostrato neppura una piccola macchia, sarebbe stata la prima volta dal 1913. In realtà ieri la NOAA ha modificato la sua statistica relativa all'agosto 2008 attribuendo a una formazione osservata sul sole nei giorni 21 e 22 lo status di "mezza macchia". Insomma, un sole quasi illibato ma non del tutto.
La discussione sul minimo solare sta raggiungendo un massimo. Pochi si occupano della questione pensando alla propagazione dei segnali radio (bassa attività equivale a dire bassa probabilità di propagazione sulle frequenze alte delle onde corte, mentre chi si interessa di onde medie è invece molto contento). Le macchie solari vengono piuttosto considerate come possibile fattore nei modelli di previsione del clima e questo articolo di Michael Asher su Dailitech ne parla diffusamente, citando tra l'altro un libro di un climatologo svedese Henrik Svensmark in cui si ipotizza come l'elevata attività solare faccia da schermo alla radiazione cosmica contrastando così la naturale formazione di nuvole e provocando un innalzamento delle temperature (meno nuvole = più radiazione solare che riscalda il terreno). Il discorso viene approfondito su Watts Up With That, il blog di un meteorologo televisivo in pensione che parla di macchie solari e di indice geomagnetico. Ho trovato anche un interessante spazio di discussione sul ciclo solare 24, che proprio non si decide a decollare, frequentato da molti radioamatori.

Sun Makes History: First Spotless Month in a Century
Michael Asher - September 1, 2008

Drop in solar activity has potential effect for climate on earth.

The sun has reached a milestone not seen for nearly 100 years: an entire month has passed without a single visible sunspot being noted.
The event is significant as many climatologists now believe solar magnetic activity – which determines the number of sunspots -- is an influencing factor for climate on earth.
According to data from Mount Wilson Observatory, UCLA, more than an entire month has passed without a spot. The last time such an event occurred was June of 1913. Sunspot data has been collected since 1749.
When the sun is active, it's not uncommon to see sunspot numbers of 100 or more in a single month. Every 11 years, activity slows, and numbers briefly drop to near-zero. Normally sunspots return very quickly, as a new cycle begins.
But this year -- which corresponds to the start of Solar Cycle 24 -- has been extraordinarily long and quiet, with the first seven months averaging a sunspot number of only 3. August followed with none at all. The astonishing rapid drop of the past year has defied predictions, and caught nearly all astronomers by surprise.
In 2005, a pair of astronomers from the National Solar Observatory (NSO) in Tucson attempted to publish a paper in the journal Science. The pair looked at minute spectroscopic and magnetic changes in the sun. By extrapolating forward, they reached the startling result that, within 10 years, sunspots would vanish entirely. At the time, the sun was very active. Most of their peers laughed at what they considered an unsubstantiated conclusion.
The journal ultimately rejected the paper as being too controversial.
The paper's lead author, William Livingston, tells DailyTech that, while the refusal may have been justified at the time, recent data fits his theory well. He says he will be "secretly pleased" if his predictions come to pass.
But will the rest of us? In the past 1000 years, three previous such events -- the Dalton, Maunder, and Spörer Minimums, have all led to rapid cooling. One was large enough to be called a "mini ice age". For a society dependent on agriculture, cold is more damaging than heat. The growing season shortens, yields drop, and the occurrence of crop-destroying frosts increases.
Meteorologist Anthony Watts, who runs a climate data auditing site, tells DailyTech the sunspot numbers are another indication the "sun's dynamo" is idling. According to Watts, the effect of sunspots on TSI (total solar irradiance) is negligible, but the reduction in the solar magnetosphere affects cloud formation here on Earth, which in turn modulates climate.
This theory was originally proposed by physicist Henrik Svensmark, who has published a number of scientific papers on the subject. Last year Svensmark's "SKY" experiment claimed to have proven that galactic cosmic rays -- which the sun's magnetic field partially shields the Earth from -- increase the formation of molecular clusters that promote cloud growth. Svensmark, who recently published a book on the theory, says the relationship is a larger factor in climate change than greenhouse gases.
Solar physicist Ilya Usoskin of the University of Oulu, Finland, tells DailyTech the correlation between cosmic rays and terrestrial cloud cover is more complex than "more rays equals more clouds". Usoskin, who notes the sun has been more active since 1940 than at any point in the past 11 centuries, says the effects are most important at certain latitudes and altitudes which control climate. He says the relationship needs more study before we can understand it fully.
Other researchers have proposed solar effects on other terrestrial processes besides cloud formation. The sunspot cycle has strong effects on irradiance in certain wavelengths such as the far ultraviolet, which affects ozone production. Natural production of isotopes such as C-14 is also tied to solar activity. The overall effects on climate are still poorly understood.
What is incontrovertible, though, is that ice ages have occurred before. And no scientist, even the most skeptical, is prepared to say it won't happen again.

Article Update, Sep 1 2008. After this story was published, the NOAA reversed their previous decision on a tiny speck seen Aug 21, which gives their version of the August data a half-point. Other observation centers such as Mount Wilson Observatory are still reporting a spotless month. So depending on which center you believe, August was a record for either a full century, or only 50 years.

NASA Probe+, alle origini del vento solare

Non è che non mi fidi dei colleghi di Repubblica, ma dopo aver visto che il giornale online ha pubblicato la notizia della missione NASA Solar Probe+, ho pensato di pubblicare qui il comunicato stampa originale, perché sospetto che si capisca molto meglio della versione edulocarata offerta di solito da redazioni spesso convinte di aver a che fare con lettori piuttosto stupidi.
La missione verso il Sole è ambiziosissima e potrebbe partire già all'inizio del 2015. L'obiettivo è arrivare a una distanza di circa 7 milioni di chilometri (9 raggi solari) in un punto in cui la temperatura è già di 1.400 gradi. Due i principali scopi scientifici: riuscire a determinare perché la superficie solare raggiunge "solamente" i seimila gradi mentre la corona, l'atmosfera del sole, è quasi duecento volte più calda. E soprattutto riuscire a stabilire la vera origine del tumultuoso vento di particelle che investe tutto il sistema solare (nostra ionosfera inclusa) quando ancora una volta sulla superficie del sole la situazione sembra essere sempre molto calma.
La partenza della sonda dovrebbe avvenire in prossimità della fine del ciclo solare 24, in previsione di un arrivo fissato per il 2022, in corrispondenza del massimo del ciclo 25. Radiopassioni conta di esserci, ma certo è opportuno evitare ogni scommessa. Nell'attesa cominciate a esplorare il sito Web aperto già nel 2005 per una prima versione della missione Solar Probe.

June 10, 2008

For more than 400 years, astronomers have studied the sun from afar. Now NASA has decided to go there

"We are going to visit a living, breathing star for the first time," says program scientist Lika Guhathakurta of NASA Headquarters. "This is an unexplored region of the solar system and the possibilities for discovery are off the charts."

The name of the mission is Solar Probe+ (pronounced "Solar Probe plus"). It's a heat-resistant spacecraft designed to plunge deep into the sun's atmosphere where it can sample solar wind and magnetism first hand. Launch could happen as early as 2015. By the time the mission ends 7 years later, planners believe Solar Probe+ will solve two great mysteries of astrophysics and make many new discoveries along the way.
The probe is still in its early design phase, called "pre-phase A" at NASA headquarters, says Guhathakurta. "We have a lot of work to do, but it's very exciting." Johns Hopkins' Applied Physics Lab (APL) will design and build the spacecraft for NASA. APL already has experience sending probes toward the sun. APL's MESSENGER spacecraft completed its first flyby of the planet Mercury in January 2008 and many of the same heat-resistant technologies will fortify Solar Probe+. (Note: The mission is called Solar Probe plus because it builds on an earlier 2005 APL design called Solar Probe.)
At closest approach, Solar Probe+ will be 7 million km or 9 solar radii from the sun. There, the spacecraft's carbon-composite heat shield must withstand temperatures greater than 1400o C and survive blasts of radiation at levels not experienced by any previous spacecraft. Naturally, the probe is solar powered; it will get its electricity from liquid-cooled solar panels that can retract behind the heat-shield when sunlight becomes too intense. From these near distances, the Sun will appear 23 times wider than it does in the skies of Earth.
The two mysteries prompting this mission are the high temperature of the sun's corona and the puzzling acceleration of the solar wind:

Mystery #1—the corona: If you stuck a thermometer in the surface of the sun, it would read about 6000o C. Intuition says the temperature should drop as you back away; instead, it rises. The sun's outer atmosphere, the corona, registers more than a million degrees Celsius, hundreds of times hotter than the star below. This high temperature remains a mystery more than 60 years after it was first measured.

Mystery #2—the solar wind: The sun spews a hot, million mph wind of charged particles throughout the solar system. Planets, comets, asteroids—they all feel it. Curiously, there is no organized wind close to the sun's surface, yet out among the planets there blows a veritable gale. Somewhere in between, some unknown agent gives the solar wind its great velocity. The question is, what?

"To solve these mysteries, Solar Probe+ will actually enter the corona," says Guhathakurta. "That's where the action is."
The payload consists mainly of instruments designed to sense the environment right around the spacecraft—e.g., a magnetometer, a plasma wave sensor, a dust detector, electron and ion analyzers and so on. "In-situ measurements will tell us what we need to know to unravel the physics of coronal heating and solar wind acceleration," she says.

Solar Probe+'s lone remote sensing instrument is the Hemispheric Imager. The "HI" for short is a telescope that will make 3D images of the sun's corona similar to medical CAT scans. The technique, called coronal tomography, is a fundamentally new approach to solar imaging and is only possible because the photography is performed from a moving platform close to the sun, flying through coronal clouds and streamers and imaging them as it flies by and through them.

With a likely launch in May 2015, Solar Probe+ will begin its prime mission near the end of Solar Cycle 24 and finish near the predicted maximum of Solar Cycle 25 in 2022. This would allow the spacecraft to sample the corona and solar wind at many different phases of the solar cycle. It also guarantees that Solar Probe+ will experience a good number of solar storms near the end of its mission. While perilous, this is according to plan: Researchers suspect that many of the most dangerous particles produced by solar storms are energized in the corona—just where Solar Probe+ will be. Solar Probe+ may be able to observe the process in action and show researchers how to forecast Solar Energetic Particle (SEP) events that threaten the health and safety of astronauts.
Solar Probe+'s repeated plunges into the corona will be accomplished by means of Venus flybys. The spacecraft will swing by Venus seven times in six years to bend the probe’s trajectory deeper and deeper into the sun’s atmosphere. Bonus: Although Venus is not a primary target of the mission, astronomers may learn new things about the planet when the heavily-instrumented probe swings by. "Solar Probe+ is an extraordinary mission of exploration, discovery and deep understanding," says Guhathakurta. "We can't wait to get started."

Ciclo solare 24, la partenza slitta al marzo 2009?

Nuova previsione per l'inizio del ciclo solare 24, che sembra slittare sempre più in là nel tempo. Il panel di esperti che fa capo al sito del NOAA americano ora prevede che il minimo vero e proprio per il ciclo 23 si verificherà l'anno prossimo, il 2009, verso marzo. Nel giro di un paio d'anni si dovrebbe raggiungere già un massimo, che in base alle finestre di tolleranza dei modelli potrebbe anche essere molto meno elevato rispetto al ciclo che si chiude ora.

Cicli solari, 23 e 24 convivono sul minimo

Ho sperimentato nel corso del finesettimana pasquale gli effetti dell'improvviso ritorno di fiamma del ciclo numero 23, che ha fatto comparire sul disco solare tre nuove grosse macchie che hanno prodotto dei brillamenti. Il colpo di frusta ha rimescolato la banda delle onde medie e mi ha fatto ascoltare la rara Radio Senda, 1680 kHz, dalla Repubblica Domenicana. Avessi resistito un paio d'ore in più, avrei probabilmente registrato qualche stazione nordamericana rara. In questi giorni sarebbe troppo tardi, le condizioni aurorali favoriscono infatti i percorsi propagativi da sud verso nord. E infatti sulla costa ovest degli USA arriva bene l'Austrialia.
Ma perché ciclo 23? Non era già iniziato il numero 24? Questo articolo della NASA spiega che la situazione è del tutto normale. Nel periodo di minimo solare è abbastanza facile riscontrare una certa sovrapposizione di macchie di vecchia e nuova polarità. Le tre macchie succitate hanno l'orientamento nord-sud caratteristico del ciclo precedente. Secondo le prime stime, il massimo del ciclo 24 lo registreremo nel 2012. Abbiamo dunque quattro o cinque anni di rampa che potrebbero offrire diverse buone possibilità sulle onde corte più basse (dove ormai non esistono molte stazioni broadcast) e sulle onde medie "estreme". Se il prossimo minimo si verificherà nel 2018, temo che le stazioni broadcast analogiche in onde medie e corte saranno quasi completamente estinte.

March 28, 2008: Solar Cycle 23, how can we miss you if you won't go away?

Barely three months after forecasters announced the beginning of new Solar Cycle 24, old Solar Cycle 23 has returned. (Actually, it never left. Read on.)

"This week, three big sunspots appeared and they are all old cycle spots," says NASA solar physicist David Hathaway. "We know this because of their magnetic polarity." On March 28th the Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) made this magnetic map of the sun:



It shows the north and south magnetic poles of the three sunspots. All are oriented according to the patterns of Solar Cycle 23. Cycle 24 spots would be reversed.

What's going on? Hathaway explains: "We have two solar cycles in progress at the same time. Solar Cycle 24 has begun (the first new-cycle spot appeared in January 2008), but Solar Cycle 23 has not ended."


Strange as it sounds, this is perfectly normal. Around the time of solar minimum--i.e., now--old-cycle spots and new-cycle spots frequently intermingle. Eventually Cycle 23 will fade to zero, giving way in full to Solar Cycle 24, but not yet.

Meanwhile, on March 25th, sunspot 989, the smallest of the three sunspots, unleashed an M2-class solar flare. Flares are measured on a "Richter scale" ranging from A-class (puny) to X-class (powerful). M-class flares are of medium intensity. This one hurled a coronal mass ejection or "CME" into space (movie), but the billion-ton cloud missed Earth.

While the CME was still plowing through the sun's atmosphere, amateur radio astronomer Thomas Ashcraft heard "a heaving sound" coming from the loudspeaker of his 21 MHz shortwave receiver in New Mexico: listen. It was a Type II solar radio burst generated by shock waves at the leading edge of the CME. A thousand miles away in Virginia, David Thomas recorded the same emissions on a chart recorder he connected to his 20 MHz ham rig: look. "What a pleasant surprise," says Thomas.




We could get more of this kind of activity in the next 7 to 10 days. It will take about that long for the sunspots to cross the face of the sun. The sun's rotation is turning the spots toward Earth, which means the next CME, if there is one, might not miss. CME strikes do no physical harm to Earth but they can cause Northern Lights, satellite glitches and, in extreme cases, power outages.

The real significance of these spots is what they say about the solar cycle, says Hathaway. "Solar Cycle 24 has begun, but we won't be through solar minimum until the number of Cycle 24 spots rises above the declining number of Cycle 23 spots." Based on this latest spate of "old" activity, he thinks the next Solar Max probably won't arrive until 2012.

Il vento del polo (solare) soffia su Ulysses

La missione Ulysses è arrivata alla terza orbita sovrastante i poli del sole. La sonda NASA/ESA offre l'eccezionale possibilità di studiare il vento solare emesso in corrispondenza delle regioni polari proprioall'inizio di un nuovo ciclo. Oltre a questo breve articolo della NASA, consiglio la lettura di un approfondimento proposto da ESA.

Ulysses Flyby of the Sun's North Pole
1.14.2008

Jan. 14, 2008: Consider it a case of exquisite timing. Just last week, solar physicists announced the beginning of a new solar cycle and now, Jan. 14th, the Ulysses spacecraft is flying over a key region of solar activity--the sun's North Pole.
"This is a wonderful opportunity to examine the sun's North Pole at the onset of a new solar cycle," says Arik Posner, NASA Ulysses program scientist. "We've never done this before."
Launched in Oct. 1990 from the space shuttle Discovery, Ulysses is a joint mission of the European Space Agency and NASA. Unlike other spacecraft, Ulysses is able to fly over the sun's poles, looking down on regions that are difficult to see from Earth:
"Just as Earth's poles are crucial to studies of terrestrial climate change, the sun’s poles may be crucial to studies of the solar cycle," explains Ed Smith, Ulysses project scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory.
Many researchers believe the sun's poles are central to the ebb and flow of the solar cycle. Consider the following: When sunspots break up, their decaying magnetic fields are carried toward the poles by vast currents of plasma. This makes the poles a sort of "graveyard for sunspots." Old magnetic fields sink beneath the polar surface two hundred thousand kilometers deep, all the way down to the sun's inner magnetic dynamo. There, dynamo action amplifies the fields for use in future solar cycles.
This week, "Ulysses will measure the sun's magnetic field above the North Pole to see what it's like during the change of solar cycles," says Posner.
Ulysses has flown over the sun's poles three times before in 1994-95, 2000-01 and 2007. Each flyby revealed something interesting and mysterious.
One big puzzle is the temperature of the sun's poles. In the previous solar cycle, the magnetic north pole was about 80,000 degrees or 8% cooler than the south. Why should there be a difference? No one knows.
The current flyby may help solve the puzzle because it comes less than a year after a similar South Pole flyby in Feb. 2007. Mission scientists will be able to compare temperature measurements, north vs. south, with hardly any gap between them.
Ulysses also discovered the sun's high-speed polar wind. "At the sun's poles, the magnetic field opens up and allows solar atmosphere to stream out at a million miles per hour," says Smith.
By flying around the sun, covering all latitudes in a way that no other spacecraft can, Ulysses has been able to monitor this polar wind throughout the solar cycle--and it is acting a bit odd.
Posner explains: "Eleven years ago, during a similar 'sea change' between solar cycles, the polar wind spilled down almost all the way to the sun's equator. But this time it is not. The polar wind is bottled up, confined to latitudes above 45 degrees: data."
Is this a detail of little importance or a major anomaly, signaling new things to come? Again, no one knows, and that's why now is a good time to visit the sun's North Pole.

Buon Capodanno, sole

Stavo guardando ora su Repubblica.it la minigalleria di fotografie notturne dalla base antartica australiana di Casey, con gli spettacolari effetti di una aurora australe. E' in un certo senso il Capodanno del sole, che proprio in queste settimane chiude il ciclo 23 e inaugura il ciclo numero 24 (RP, non faccio per vantarmi, ha già dato la notizia quasi un mese fa). Verso metà dicembra era stata avvistata alle alte latitudini settentrionali del disco solare una zona di addensamento magnetico con polarità invertita, non ancora una macchia ma il segno incontrovertibile che le cose stavano cambiando. Un ciclo è sempre caratterizzato da un preciso andamento delle macchie che lo caratterizzano. Mentre il sole gira su stesso le macchie si spostano da nord verso sud, con una zona di una determinata polarità che "guida" il movimento (leading polarity) e una di polarità opposta che segue (trailing polarity). Quando raggiungono l'altro emisfero invertono questa polarità. Nell'immagine pubblicata dal centro belga SIDC, si nota il grande gruppo poco sotto l'equatore, con la leading polarity negativa (nera) e la trailing positiva (bianca). Verso i 30 di latitudine nord ecco una piccola macchia con la stessa polarità: non dovrebbe essere così se questa macchia appartenesse al ciclo 23, le cui aree di addensamento partivano dal nord con una leading polarity positiva. Questa macchietta appartiene al "nuovo" sole, che secondo gli esperti dovrebbe essere molto attivo.
E infatti, la nostra aurora australe potrebbe essere legata al primo evento "halo" CME (eiezione di materia coronale, uno sbuffo di plasma denso che approfitta di una smagliatura magnetica per proiettare le sue linee di intenso magnetismo verso lo spazio) del nuovo ciclo. Dopo poche ore, gli effetti dei CME si fanno sentire sul nostro campo geomagnetico determinando aurore ed effetti di assorbimento sui tracciati propagativi delle onde radio. Un'altra CME di classe C o possibilmente M si era verificata proprio il 31, questo "alone" dell'8 è successivo. Il Solar Influences Data Analysis Center di Bruxelles pubblica un magnetogramma della prima macchia del ciclo 24 catturato tra il 4 e 5 gennaio, con un disegno inviato dall'Osservatorio Astrofisico di Catania e altre informazioni che arrivano tra l'altro da un piccolo osservatorio del Canton Ticino, la Specola Solare Ticinese di Locarno, che nel 2007 ha celebrato il suo mezzo secolo di vita. Auguri!

Sole: nuovo ciclo iniziato?

Forse ci siamo. L'11 dicembre a una latitudine piuttosto elevata sul disco solare, in prossimità del bordo, è apparso un primo nodo di magnetismo a polarità invertita rispetto all'orientamento delle macchie negli ultimi 11 anni del ciclo 23. Secondo gli esperti della NASA le immagini trasmesse dal Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) potrebbero segnalare l'inizio del nuovo ciclo. E a quanto dicono alcune prime stime potrebbe trattarsi di un ciclo molto intenso, ancora più intenso rispetto al duplice picco raggiunto tra il 2000 e il 2003 dal ciclo che si sta comunque concludendo. Il prossimo massimo è atteso a partire dal 2011 e potrebbe rivelarsi molto avverso per alcuni fondamentali servizi di telecomunicazione e radiolocalizzazione, oltre che per le infrastrutture elettriche ad alta tensione.

Is a New Solar Cycle Beginning?

Dec. 14, 2007: The solar physics community is abuzz this week. No, there haven't been any great eruptions or solar storms. The source of the excitement is a modest knot of magnetism that popped over the sun's eastern limb on Dec. 11th, pictured below in a pair of images from the orbiting Solar and Heliospheric Observatory (SOHO).
It may not look like much, but "this patch of magnetism could be a sign of the next solar cycle," says solar physicist David Hathaway of the Marshall Space Flight Center.
For more than a year, the sun has been experiencing a lull in activity, marking the end of Solar Cycle 23, which peaked with many furious storms in 2000--2003. "Solar minimum is upon us," he says.
The big question now is, when will the next solar cycle begin?
It could be starting now.
"New solar cycles always begin with a high-latitude, reversed polarity sunspot," explains Hathaway. "Reversed polarity " means a sunspot with opposite magnetic polarity compared to sunspots from the previous solar cycle. "High-latitude" refers to the sun's grid of latitude and longitude. Old cycle spots congregate near the sun's equator. New cycle spots appear higher, around 25 or 30 degrees latitude.
The region that appeared on Dec. 11th fits both these criteria. It is high latitude (24 degrees N) and magnetically reversed. Just one problem: There is no sunspot. So far the region is just a bright knot of magnetic fields. If, however, these fields coalesce into a dark sunspot, scientists are ready to announce that Solar Cycle 24 has officially begun.
Many forecasters believe Solar Cycle 24 will be big and intense. Peaking in 2011 or 2012, the cycle to come could have significant impacts on telecommunications, air traffic, power grids and GPS systems. (And don't forget the Northern Lights!) In this age of satellites and cell phones, the next solar cycle could make itself felt as never before.
The furious storms won't start right away, however. Solar cycles usually take a few years to build to a frenzy and Cycle 24 will be no exception. "We still have some quiet times ahead," says Hathaway.
Meanwhile, all eyes are on a promising little active region. Will it become the first sunspot of a new solar cycle?

Un ciclo solare da record?

Quello che succede sul sole, dice l'intuito, si traduce sulla terra in termini di variazioni e turbolenze del campo geomagnetico. Questo dice l'intuito, e infatti gli scienziati hanno misurato una forte correlazione tra geomagnetismo e massimi solari (in numero di macchie). Peccato per un piccolo particolare: sembra che l'andamento del geomagnetismo *precedano* quello delle macchie. La Nasa ha appena pubblicato una interessante storia sulle previsioni del prossimo ciclo solare, il numero 24. Tutto lascia prevedere che sarà uno dei cicli più intensi degli ultimi 400 anni. La stima si basa per l'appunto su uno studio che ha correlato il ciclo delle macchie a quello dell'indice orario di variabilità del campo geomagnetico, scoprendo che il secondo aiuta a prevedere il primo (con il 94% di affidabilità) con 6-8 anni di anticipo. Le curve fine all'attuale ciclo 23, che si sta concludendo in questi mesi con un minimo piuttosto anomalo (cioè accompagnato da grossi rimescolamenti geomagnetici dovuti a macchie solari particolarmente attive), fanno pensare che il prossimo massimo arriverà intorno al 2010-11 e sarà molto, molto intenso. Staremo a vedere.

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