Arduino e varianti: come ti controllo il radiofaro

Mi sembra davvero degno di nota l'esperimento di Paul Darlington M0XPD sull'impiego di nanocomputer openhardware come Arduino (utilizzato qui in una sua variante) per il controllo di un circuito di sintesi di frequenza (DDS)  a sua volta destinato alla trasmissione di segnali radio a bassa potenza, per applicazioni radioamatoriali come lo studio della propagazione. Da qualche anno il fenomeno dei radiofari da pochi milliWatt, utilizzati con varianti del codice Morse a banda strettissima (e quindi in grado di percorrere enormi distanze grazie al rapporto segnale rumore molto favorevole), è diventato un grande laboratorio di sperimentazione per molti radioamatori in tutto il mondo. Considerando che un radiofaro è sostanzialmente un semplice circuito di oscillazione, il problema dello sperimentatore consiste nel modulare la forma d'onda generata attraverso una codifica come il Morse. Questo lavoro lo può ovviamente svolgere un personal computer, ma per rendere i radiofari costruiti molto più autonomi e facili da alimentare (anche con energia solare volendo), presto l'interesse dei costruttori si è focalizzata sui microcontrollori e da qui su controllori programmabili come Arduino, che offrono l'enorme vantaggio di poter applicare linguaggi di alto livello e codifiche assai più evolute. 

Il progetto di Paul, presentato qui sul suo blog, sfrutta come circuito oscillatore un "sintetizzatore diretto" basato sul chip Analog Devices AD9850, che viene commercializzato a prezzi estremamente convenienti su eBay (da cui il nome "eBay DDS": qui c'è un pdf che ne spiega il funzionamento).  Il controllo non è affidato a un vero e proprio Arduino, ma ad una variante autocostruita (addirittura con un circuito stampato personale) che Paul chiama Wotduino, il quale discende a sua volta dalla versione semplificata di Arduino chiamata Nanino, di Johan von Konow. L'impiego di Arduino per il pilotaggio di un radiofaro per bande radioamatoriali è stato ispirato a Paul da un altro radioamatore, Ron Rollinson NR8O, ma a dire il vero la magica schedina di Massimo Banzi era stata utilizzata in abbinamento con un circuito DDS-60, anche un paio di anni fa, da Ross Keatinge KT1F e sicuramente da altri.

Per farla breve, il progetto di Darlington si trova a questo indirizzo e se non vi dovesse bastare il buon Paul ha realizzato anche un progetto simile basandosi però sul nanocomputer RaspberryPI. Un autentico maker!

Interazione tra vento solare e geomagnetismo: gli effetti sulla propagazione

Tempo fa mi è capitato sott'occhio un bell'articolo scritto nel 2005 da Paul Harden, NA5N in cui vengono spiegati molto bene i meccanismi di interazione tra il campo magnetico terrestre e il vento solare. Quando il secondo si anima a causa del verificarsi di grossi eventi come i brillamenti o i buchi coronali, i livelli di ionizzazione della ionosfera e le condizioni geomagnetiche subiscono pesanti condizionamenti, che a loro volta incidono sulla propagazione delle onde medie e corte. Come suggerisce Harden, non tutte le tempeste solari vengono però per nuocere: il periodo di tempo di 24-48 tra l'esplosione di un brillamento e l'arrivo a terra della relativa onda d'urto, può essere molto positivo per chi sta dando la caccia a un segnale radio molto lontano. Dal 2005 a oggi sono stati ulteriormente analizzati gli effetti della componente verticale (Bz) del campo magnetico interplanetario. Quando questo vettore punta molto a sud, il ricongiungimento delle linee del campo magnetico solare con quello terrestre provoca forti flussi di corrente e condizioni geomagnetiche particcolarmente instabili, con cattiva propagazione. Proprio per questo motivo l'andamento di Bz oggi viene sorvegliato dagli appassionati che cercano di improvvisarsi "meteorologi spaziali".

Potete scaricare qui l'articolo di Harden, mentre qui (tra le varie fonti disponibili) troverete i dati sul vento solare e l'orientamento del vettore Bz. I momenti più favorevoli sono quelli immediatamente successivi a un brillamento e in presenza di angoli positivi per Bz.

Quel che resta delle Ande

Il mese di aprile è sempre stato molto favorevole alla ricezione delle emittenti sudamericane dell'area andina. Poco sotto l'equatore le giornate si stanno accorciando dopo l'estate australe e il sole tramonta molto rapidamente dissolvendo gli strati bassi della ionosfera. In corrispondenza della linea del terminatore, la gray line, si determinano così condizioni sui 90, 60 e 49 metri, molto favorevoli in corrispondenza del tramonto locale, quando qui è passata la mezzanotte (ora legale). L'unico problema è che queste bande appaiono ormai falcidiate rispetto a 15 o 20 anni fa.

Questa notte nella breve trasferta ligure dei giorni che precedono Pasqua ho effettuato un breve monitoraggio tra i 3.200 e i 6.200 kHz e facendo finta di aver completamente dimenticato i bei vecchi tempi (non una gran fatica nella mia situazione da pre-demenza), potrei anche ritenermi soddisfatto del buon numero di stazioni che è ancora possibile ascoltare da Peru, Bolivia e Brasile su queste frequenze.

Le prime due in particolare hanno goduto di un periodo d'oro verso la metà degli anni 80, quando i radiohobbysti, equipaggiati con apparecchiature che oggi in molti casi verrebbero giudicate rudimentali, scoprirono che i segnali dalla regione andina all'Europa risultavano ricevibili quando le condizioni geomagnetiche risultavano un po' - ma solo leggermente - instabili e in una fascia oraria contrassegnata da una marcata intensificazione proprio nei minuti corrispondenti al passaggio della linea d'ombra, specie quello del tramonto sulle Ande (alla nostra alba i segnali ricevono un analogo boost ma a quel punto non tutte le stazioni sono ancora accese). Per anni fu una autentica corsa alla ricezione dentro e fuori le bande designate per i servizi broadcast, e molte prede, stazioni che utilizzavano impianti acquistati sui mercati del surplus navale o militare, si ascoltavano su frequenze occupate da navi e aerei.

Che cosa è rimasto di quel bendidio? Non molto, ma stazioni come la boliviana Radio Mosoj Chaski, che trasmette in lingue locali su 3.310 kHz

o la vecchia conoscenza di Radio Tarma, dal Peru su 4.775 kHz

svolgono tuttora la loro funzione di faro propagativo. In questo periodo il loro segnale comincia ad arrivare verso le 23:00 UTC, in teoria potrebbero arrivare anche prima.

La cosa interessante è che non sono sole. Ieri notte sono arrivate almeno altre dieci o quindici stazioni e addirittura su 3.355 kHz dovrebbe esserci una nuova radio di Lima, Radio JPJ (acronimo del nome del suo direttore Jesus Parraga Jimenez), segnalata la prima volta lo scorso anno su 3.360 kHz. Il nome della stazione può essere nuovo ma difficilmente l'impianto trasmittente utilizzato lo è, anche in passato era abbastanza consueto vedere i trasmettitori passare di mano in mano, in base alle peripezie finanziarie dei loro prioprietari (allora si vociferava che molte emittenti boliviane erano in realtà gestite direttamente dai narcos e trasmettevano messaggi utili ai piccoli aeroplani che attraversavano i confini per trasportare la merce grezza). Poco più sopra, nei 60 metri, è quasi incredibile ascoltare ancora la voce di Radio Huanta 2000 (Peru), Santa Ana e San Miguel (Bolivia), mentre la più forte delle boliviane rimane Radio Pio XII su 5.952,3 kHz. Sono frequenze ormai occupate da vent'anni e parlano delle Ande profonde, del loro versante interno che digrada nell'immenso bacino amazzonico. San Miguel per esempio trasmette da Riberalta, chilometri a valle rispetto a Madre de Dios di Puerto Maldonado, stazione peruana intitolata allo stesso fiume (ieri arrivava debole anche lei). Oggi in pochi secondi Google Maps ci mostra la cartografia e decine di foto di posti che da giovani riuscivamo a individuare a stento, acquistando i nostri atlanti da editori inglesi o americani.

E' una vera fortuna che gli amici di Mosquito Coast DX, italianissimi, continuino a tenere aggiornate le pagine di un sito che ancora raccoglie le segnalazioni di tutte le stazioni latinoamericane in onde corte, una piccola edicola votiva che può ancora fungere da prezioso punto di riferimento per chi vuole provare a sintonizzarsi, in diretta, approfittando della stagione favorevole su quel che resta delle Ande.

Tempeste solari: tutta la meteorologia in una app

Ora che l'attività solare è tornata a fare notizia con i brillamenti e le eiezioni di massa coronale che caratterizzano la rampa in salita del ciclo 24, è decisamente il tempo di attrezzarsi al meglio per usufruire di tutte le informazioni che Internet riserva all'appassionato di "meteorologia spaziale". Parecchi siti istituzionali e hobbystici contengono una marea di dati generati dalle osservazioni al suolo e soprattutto da quelle orbitali. I lettori di questo blog cononsceranno le risorse messe per esempio a disposizione dalla NASA, dalla NOAA americana, dal belga Solar Influences Data Analysis Center, dall'australiano IPS Ionospheric Prediction Service, dai radioamatori di SolarHam, il progetto congiunto ESA/NASA, Helioviewer e anche dagli italiani del CNR con il sito di previsione ionosferica GIFINT. Ma in epoca di smartphone queste stesse informazioni cominciano a essere accessibili anche sottoforma di app.

Io per esempio conoscevo Sun Viewer (oggi "NASA Space Weather Media Viewer") e 3D Sun, che visualizza in tempo reale i dati provenienti dalle sonde in orbita eliocentrica STEREO. Francesco Clemente, che ringrazio, mi ha segnalato la recente uscita NASA SWx, una potente applicazione iPhone che permette di accedere a una vasta quantità di grafici osservativi e predittivi riferiti a sole, eliosfera, magnetosfera, ionosfera e superficie planetaria. Il programma viene descritto in dettaglio in questa recensione apparsa sul sito dell'Istituto di astrofisica di Trieste, l'INAF. L'applicazione è disponibile per iPhone e per Android. Girellando per l'iTunes Store ho trovato anche una app, SWx Monitor, del coreano Space Environment Lab, più condensata nelle sue informazioni ma altrettanto utile. Il difetto di tutte queste app, che hanno il grosso vantaggio di essere tutte gratuite, è quello di dare praticamente per scontato tutta la teoria che c'è dietro la meteorologia spaziale, la fisica delle macchie, del magnetismo e del vento solari, l'interazione tra il vento solare e la magnetosfera terrestre, le dinamiche della ionosfera. Una teoria che da sola non potremmo condensare nemmeno in tre corsi di laurea, ma merita di essere divulgata. Fa eccezione 3D Sun, che visualizza anche qualche notizia e qualche spiegazione. Per fortuna su Web si trovano parecchie risorse, come lo Space Weather Primer preparato dalla NOAA, lo Space Weather Center della NASA, l'eccellente sezione Education dell'IPS australiano. Restano i collegamenti tra la meteorologia spaziale e la propagazione delle onde radio, materia studiata dai radioamatori e dai DXer. Ma il discorso sarebbe molto lungo e per nulla conclusivo.

Sole e clima, le possibili conseguenze di Maunder

Archiviato il ciclo solare numero 23, siamo ormai entrati ufficialmente nel numero 24, ma il sole è ben lontano dall'essere pirotecnico. Anzi, i modelli che cercano di prevedere l'andamento del ciclo producono risultati rivisti costantemente al ribasso. All'inizio di gennaio il Marshall Space Flight Center della NASA ha pubblicato le ultime stime e se i fatti le confermeranno ci troviamo indiscutibilmente in un "minimo di Maunder", una condizione solare caratterizzata da un numero di macchie estremamente basso. Secondo la NASA il picco del ciclo 24 si raggiungerà nel giugno del 2013 e avrà un numero massimo "normalizzato" di sole 59 macchie, contro al valore superiore a 110 calcolato per il massimo del ciclo 23.

Ho trovato a questo proposito un commento sul blog americano di geopolitica Fabius Maximus, in cui queste stime vengono prese in esame alla luce dei potenziali effetti di raffreddamento del clima e di conseguente impatto sui prezzi agricoli:

Summary: Yesterday we asked if food prices will continue to rise, destabilizing the third world? Today we ask the same question, with the Sun as the suspect. This takes us to the frontier of science, beyond the cartoon certainties fed to us by the news media. This is un-news, hidden from the public as these uncertainties challenge the story of human-emitted CO2 as the driver of Earth’s climate. If the sun continues to slow, and if that cools our world, then the resulting cool phase will send food prices on a one-way trip to the moon, which will rock the world. But despite the confident assertions on many sceptic website, this remains just speculation. One of the many shockwaves (low probability, high inpact) scenarios for which we should prepare — but not panic.

Naturalmente la questione della correlazione tra ciclo solare e clima è lungi dall'essere risolta, ma gli scienziati ne discutono da tempo (il post di Fabius Maximus è ricco di riferimenti ad articoli, alcuni dei quali da me già citati in passato). Qui su RP interessano soprattutto le correlazioni, decisamente più strette, ampiamente dimostrate, ma mai del tutto spiegate e forse inspiegabili, tra attività solare, attività geomagnetica e propagazione dei segnali radio. Ma tutto quello che riguarda lo "space weather" esercita un enorme fascino.

Un nuovo indice di misurazione dell'attività ionosferica

Nell'ambito del progetto europeo Digital upper Atmosphere Server (DIAS) è stato sviluppato un nuovo indice dell'attività ioniosferica puramente basato sull'osservazione di alcuni valori forniti dalle ionosonde (tipicamente la frequenza f0 dello strato f2). L'indice, chiamato AI, mostra una forte dipendenza dalle condizioni geomagnetiche e rappresenta una novità rispetto agli indici tradizionalmente ricavati dalla misurazione dell'attività solare. Un recente articolo pubblicato su Annales Geophysicae, descrive alcuni aggiustamenti statistici dell'indice AI che riducono la variabilità rispetto a fattori stagionali. E' possibile che la conoscenza delle condizioni ionosferiche attraverso il nuovo indice possa fornire utili indicazioni sull'andamento della propagazione delle onde corte. Ecco l'abstract e le conclusioni dello studio.

A modified index for the description of the ionospheric short- and long-term activity

J. Mielich and J. Bremer

Leibniz-Institute of Atmospheric Physics at the Rostock University, 18225 Kühlungsborn, Schloss-Str. 6, Germany

Abstract. A modified ionospheric activity index AI has been developed on the basis of ionospheric foF2 observations. Such index can be helpful for an interested user to get information about the current state of the ionosphere. Using ionosonde data of the station Juliusruh (54.6° N; 13.4° E) this index has been tested for the time interval from January 1996 until December 2008. This index has no diurnal and seasonal variations, only a small positive dependence on the solar activity could be found. The variability of this index has, however, a marked seasonal variability with maxima during the equinoxes, a clear minimum in summer, and enhanced values in winter. The observed variability of AI is strongly correlated with the geomagnetic activity, most markedly during the equinoxes, whereas the influence of the solar activity is markedly smaller and mostly insignificant. Strong geomagnetic disturbances cause in middle latitudes in general negative disturbances in AI, mostly pronounced during equinoxes and summer and only partly during winter, thus in agreement with the current physical knowledge about ionospheric storms.

[...]

5. Conclusions and outlook

The main results can be concluded with the following points:

– A modified ionospheric index AI has been derived by use of a new reference value calculated by a regression analysis of the foF2 values of the preceding 27 days at the same hour as the current foF2 value.

– The new index has no distinct diurnal and seasonal variation. This is the necessary precondition for the creation of homogeneous AI data series.

– AI data can be estimated for other stations, other time intervals, or other ionosonde parameters (e.g. M(3000)F2) without any problems.

– Monthly median and yearly mean values of AI do not depend on geomagnetic activity but depend on the solar activity level. However, the solar influence on the AI values is only small (not more than about ±1%).

– The variability of the AI values significantly depends on the geomagnetic activity, most clearly during equinoxes but also significant during summer and winter.

– Ionospheric storms in mid-latitudes are characterized during summer and equinox conditions by markedly reduced AI values. During winter the mean negative response is markedly smaller. These results are in general agreement with current storm theories.

Un fascicolo RadCom sulla propagazione

Nel corso di parecchi mesi Steve Nichols e Alan Melia, due radioamatori britannici (Steve è anche giornalista e divulgatore) hanno pubblicato su RadCom, celebre rivista dell'associazione radioamatoriale del Regno Unito, una serie di articoli sulla propagazione. L'idea era di parlare ogni mese di una delle bande assegnate al servizio Ham Radio ma i due autori hanno toccato anche le questioni propagative delle LF, trattando anche l'uso di sistemi trasmissivi come WSPR per lo studio delle condizioni ottimali.

Una serie piuttosto lunga che ora è stata raccolta in un unico PDF che si può scaricare gratuitamente da questo indirizzo.

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.

(...)

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.

(...)

Vele di massa coronale in uno studio NASA

In una spettacolare ricostruzione tridimensionale, gli scienziati della NASA hanno pubblicato su Nature Communications (pdf disponibile, ma affrettatevi) uno studio sulla propagazione nello spazio delle eiezioni di massa coronale. Queste masse di materiale particellare solare percorrono sulla traiettoria sole-terra un tracciato non lineare e iniscono per abbattersi come un colpo di frusta sul nostro sistema geomagnetico. La materia coronale si stende come una vela spaziale, si gonfia, accelera e colpisce con violenza.

I dati utilizzati per questo studio provengono dalla missione STEREO e sono stati rielaborati dal supercomputer del Trinity College di Dublino. L'articolo che segue è stato pubblicato su Science News.

Solar Storms can Change Directions, Surprising Forecasters

Sept. 21, 2010: Solar storms don't always travel in a straight line. But once they start heading in our direction, they can accelerate rapidly, gathering steam for a harder hit on Earth's magnetic field.

So say researchers who have been using data from NASA's twin STEREO spacecraft to unravel the 3D structure of solar storms. Their findings are presented in today's issue of Nature Communications.

"This really surprised us," says co-author Peter Gallagher of Trinity College in Dublin, Ireland. "Solar coronal mass ejections (CMEs) can start out going one way—and then turn in a different direction."

The result was so strange, at first they thought they'd done something wrong. After double- and triple-checking their work on dozens of eruptions, however, the team knew they were onto something.

"Our 3D visualizations clearly show that solar storms can be deflected from high solar latitudes and end up hitting planets they might otherwise have missed," says lead author Jason Byrne, a graduate student at the Trinity Center for High Performance Computing.

The key to their analysis was an innovative computing technique called "multiscale image processing." Gallagher explains:

"'Multiscale processing' means taking an image and sorting the things in it according to size. Suppose you're interested in race cars. If you have a photo that contains a bowl of fruit, a person, and a dragster, you could use multiscale processing to single out the race car and study its characteristics."

In medical research, multiscale processing has been used to identify individual nuclei in crowded pictures of cells. In astronomy, it comes in handy for picking galaxies out of a busy star field. Gallagher and colleagues are the first to refine and use it in the realm of solar physics.

"We applied the multiscale technique to coronagraph data from NASA's twin STEREO spacecraft," Gallagher continues. "Our computer was able to look at starry images cluttered with streamers and bright knots of solar wind and zero in on the CMEs."

(continua)

Nuove previsioni per un sole "senza macchia"

C'è un supplemento di indagine allo studio che i due ricercatori del National Solar Observatory Matthew Penn e William Livingston avevano pubblicato lo scorso anno a proposito del progressivo calo di intensità del campo magnetico associato alle macchie solari. Le macchie sul sole, sostengono i due scienziati, stanno attraversando una fase di calo quantitativo e qualitativo. Le conclusioni della nuova ricerca pubblicata in occasione dell'ultimo simposio IAU, segnalato su Science parlano di un futuro "immacolato" per il nostro sole. L'attuale ciclo 24 potrebbe avere un numero complessivo di macchie pari alla metà del valore registrato nel ciclo appena trascorso. Il ciclo 25, tra una decina d'anni, potrebbe essere "spotless". In pratica un nuovo minimo di Maunder che potrebbe verificarsi tra il 2015 e il 2020.

Queste osservazioni sono molto specifiche e non dicono quali potrebbero gli effetti complessivi su fenomeni come i brillamenti e eiezioni di massa coronale, che hanno un impatto diretto sulla ionosfera e sul campo magnetico della terra. Certo è che l'ultima parte del ciclo 23 è stata caratterizzata da un minimo prolungato e un lungo periodo a macchie zero.

Proiettili di plasma dal sole

La macchia solare 1105 ha prodotto uno spettacolare brillamento ripreso dal Solar Dynamics Observatory ieri, 8 settembre. Il filmato è davvero impressionante. Per fortuna l'eruzione di plasma non era diretta verso la terra, altrimenti avremmo subito un bel colpo di frusta. Sono comunque apparse intense aurore boreali al nord. Il sole sta gradualmente riprendendo la sua attività, anche se ultimamente il periodo ha continuato a essere caratterizzato dall'assenza di macchie che è stato il segno distintivo dell'ultimo, prolungatissimo minimo.

Tsunami e suoni della corona solare

Giorni fa su Repubblica.it è stato pubblicato un pezzo sugli esperimenti condotti dal gruppo di fisica solare della Sheffield University, che tra l'altro ha "trasposto" l'effetto acustico - quello di una corda di chitarra pizzicata - collegato alle osservazioni di fenomeni quali le Eziezioni di massa coronale (CME). Una registrazione audio di questo effetto è presente su SoundCloud:

Sound of the Sun (courtesy Richard Morton) by University of Sheffield

Questa pagina sul sito dell'ufficio stampa della università contiene altre spiegazioni e filmati su questo esperimento di "astrofisica acustica".

Sono andato a guardarmi la fonte originale di queste storie sul sito del Media Center dell'ateneo britannico. Il gruppo di scienziati è lo stesso che nel marzo scorso ha addirittura partecipato a una udienza parlamentare a Londra per spiegare le sue teorie sulla enorme differenza di temperatura che nelle stelle come il Sole sussiste tra superficie e atmosfera (corona). Gli astrofisici della Sheffield ritengono che questo gradiente sia correlato alla presenza di una gran quantità di scosse di tipo sismico, dei veri e propri tsunami, che agitano gli strati della coronosfera.

Ecco un comunicato che spiega a grandi linee queste teorie, che secondo il team guidato da Robertus von Fay-Siebenburgen potrebbero essere alla base di nuovi approcci interdisciplinare allo studio della fisica solare, anche ai fini di un diverso modo di sfruttarne qui a terra l'energia, prevenendo al tempo stesso gli effetti negativi dei dirompenti fenomeni che si verificano sul Sole e all'interfaccia tra questo e il campo magnetico del nostro pianeta.

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3 March 2010

Mega-tsunami hits House of Commons

A breakthrough discovery by experts at the University of Sheffield, which sheds light on mega-tsunamis on the Sun, is set to be revealed at the House of Commons next week (Monday 8 March 2010).

Solar physicists from the University will discuss their discovery of solar Transition Region Quakes to an audience of MPs both from the House of Commons and the House of Lords at the House of Commons Marquee, after being selected by the Parliamentary and Scientific Committee. It is hoped their findings hold the key to understanding the long-standing secret of solar coronal heating.

The solar transition region is located about 2000km above the Sun´s visible surface. It is the narrow layer of sharp transition in density and temperature between the relatively cool solar chromosphere, which reaches temperatures of about 10-20,000 Kelvin, and the very hot upper corona, which sees temperature hit 1-10 Megakelvin.

The way in which the solar corona is heated to temperatures of over a million degrees has so far remained a long-standing puzzle of solar and space physics, especially as this region of the Sun is even further away from the centre of energy production than the underlying solar surface.

But the team of experts at the University, including Professor Robertus von Fay-Siebenburgen, postdoctoral research associate Dr Victor Fedun and postgraduate student Eamon Scullion, all from the University´s Department of Applied Mathematics and members of the Solar Wave Theory Group and the Solar Physics and Space Plasma Research Centre, (SWAT/SP2RC), have addressed this enigma by discovering that Transition Region Quakes power the lower base of the solar corona.

The quakes take the form of mega-tsunamis generated by narrow (a few 100 km radius), long (10-40,000 km) rapidly rising (10-100 km/s) plasma jets. When these jets hit the transition region, they excite a wealth of Transition Region Quakes that have now been observed and modelled for the first time.

The breakthrough has allowed the experts to estimate that at any moment of time there are about 60,000 of these mega-tsunamis splashing and crashing around the Transition Region.

Colleagues at SP2RC, and in SWAT, devoted many years of research to understand this energy balance and wave processes of the solar atmosphere, using a combined approach of analytical theory, numerical modelling using a supercomputer Iceberg in Sheffield and the UKMHD Cluster in St Andrews, as well as joint satellite observations involving more than one spacecraft simultaneously.

The next step for the team will be to investigate the properties of this torrential sea and focus on the details of transferring the tsunami energy into plasma heat.

The news comes as the University of Sheffield launches a unique venture entitled Project Sunshine, led by the Faculty of Science. The Project aims to unite scientists across the traditional boundaries in both the pure and applied sciences to harness the power of the sun and tackle the biggest challenge facing the world today: meeting the increasing food and energy needs of the world´s population in the context of an uncertain climate and global environment change. It is hoped that Project Sunshine will change the way scientists think and work and become the inspiration for a new generation of scientists focused on solving the world´s problems.

Professor Robertus von Fay-Siebenburgen from the University of Sheffield´s Department of Applied Mathematics and Head of SP2RC, said: "This is indeed a very promising and fantastic result. We may now get a step closer to resolve one of the greatest puzzles of astrophysics - why the atmosphere of stars, like the Sun, is so much hotter than its surface.

"A number of international space missions are devoted to studying the heating of the solar atmosphere. With the Japanese-lead Hinode satellite on board the high-resolution UK-built EIS camera that we have used in this research, we were very lucky to observe these massive and energetic waves. This leap forward will certainly help us reveal the secrets of the Sun."

La stagione delle nubi luminescenti

Nella tarda primavera delle latitudini settentrionali, ha inizio la breve stagione delle nubi noctilucenti, formazioni mesosferiche che dopo il tramonto emettono una luce azzurrina, un effetto a metà strada tra la nube temporalesca e l'aurora boreale, di estremo fascino. Arrivano numerose segnalazioni delle "NLC" dagli astronomi dilettanti nordeuropei (la foto accanto viene dall'Irlanda del Nord). Ecco un recente link sull'argomento da Spaceweather.com. Secondo alcune teorie, le nubi potrebbero essere legate ai meccanismi che determinano le condizioni propagative in E sporadico in FM, che si verificano guarda caso nello stesso periodo. In genere il picco di attività ricorre proprio alla fine dei minimi solari, come quello, assai prolungato, che solo recentemente abbiamo superato.

L'origine del fenomeno è ancora misteriosa. Le prime osservazioni risalgono agli anni della famosa eruzione del Krakatoa nel 1883 e allora si pensò a un collegamento con le ceneri vulcaniche. Tuttavia dopo che le ceneri si depositarono le nubi sono state avvistate ancora, addirittura sotto i 50 gradi di latitudine nord. La missione satellitare AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere), della NASA, ha stabilito che a emettere la luce sono formazioni di particelle di ghiaccio a circa 85 km di altitudine (proprio quella dell'E sporadico) cristalli microscopici di 40-100 nanometri di diametro.

Recent data from NASA's AIM spacecraft show that noctilucent clouds (NLCs) are like a great "geophysical light bulb." They turn on every year in late spring, reaching almost full intensity over a period of no more than 5 to 10 days. News flash: The bulb is beginning to glow. Jesper Grønne photographed a bank of NLCs rippling over Silkeborg, Denmark, on June 1st. "I made a 3-hour movie of the phenomenon," says Grønne. "There was a lot of activity." Lars Zielke of Tvis, Denmark, witnessed the same display. "They were visible due north near the horizon. The clouds were not spectacular compared to others I've seen, but it's a start."

There is a well-known correlation between noctilucent clouds and the solar cycle. NLC activity tends to peak during (and just after) years of solar minimum, possibly because low solar activity allows the upper atmosphere to cool, promoting the growth of ice crystals that make up the clouds. With the sun slowly emerging from a century-class minimum, the stage could be set for a good season of NLC watching.

Typically, the first NLCs of spring are wan and pale, followed by better displays as summer unfolds.

Observing tips: Look west 30 to 60 minutes after sunset when the Sun has dipped 6o to 16o below the horizon. If you see luminous blue-white tendrils spreading across the sky, you may have spotted a noctilucent cloud.

SDO, il sole fa spettacolo in HD

Gli scienziati della NASA osservano con stupore immagini e filmati ad alta risoluzione che il Solar Dynamics Observatory ci restituiscono del nostro sole, spiegando misteri finori irrisolti come la "pioggia coronale", la ricaduta di materiale plasmatico dopo le eruzioni nell'atmosfera solare.

SDO Observes Massive Eruption, Scorching Rain

April 27, 2010: Just last week, scientists working with NASA's new Solar Dynamics

Observatory (SDO) released the most astonishing movies of the sun anyone had ever seen. Now, they're doing it again.

"SDO has just observed a massive eruption on the sun—one of the biggest in years," says Lika Guhathakurta of NASA headquarters in Washington DC. "The footage is not only dramatic, but also could solve a longstanding mystery of solar physics."

Karel Schrijver of Lockheed Martin's Solar and Astrophysics Lab is leading the analysis. "We can see a billion tons of magnetized plasma blasting into space while debris from the explosion falls back onto the sun surface. These may be our best data yet."

Astronomers have seen eruptions like this before, but rarely so large and never in such fluid detail. As science team member Alan Title of Lockheed Martin pointed out at last week's press conference, "no other telescope comes close to the combined spatial, temporal and spectral resolution of SDO."

Schrijver says his favorite part of the movie is the coronal rain. "Blobs of plasma are falling back to the surface of the sun, making bright splashes where they hit," he explains. "This is a phenomenon I've been studying for years."

Coronal rain has long been a mystery. It's not surprising that plasma should fall back to the sun. After all, the sun's gravity is powerful. The puzzle of coronal rain is how slowly it seems to fall. "The sun's gravity should be pulling the material down much faster than it actually moves. What's slowing the descent?" he wonders.

For the first time, SDO provides an answer. "The rain appears to be buoyed by a 'cushion' of hot gas," says Schrijver. "Previous observatories couldn't see it, but it is there."

One of SDO's game-changing capabilities is temperature sensing. Using an array of ultraviolet telescopes called the Atmospheric Imaging Assembly (AIA), the observatory can remotely measure the temperature of gas in the sun's atmosphere. Coronal rain turns out to be relatively cool—"only" 60,000 K. When the rains falls, it is supported, in part, by an underlying cushion of much hotter material, between 1,000,000 and 2,200,000 K. "You can see the hot gas in the color-coded temperature movie," says Schrijver. "Cool material is red, hotter material is blue-green. The hot gas effectively slows the descent of the coronal rain."

Dick Fisher, the head of NASA's Heliophysics Division in Washington DC, has been working in solar physics for nearly forty years. "In all that time," he says, "I've never seen images like this."

"I wonder, what will next week bring?"

Il sole riprende fiducia: macchie a gogo e rischi al GPS

In fin dei conti l'allarmismo che ha circondato il prolungarsi del minimo solare al termine del ciclo precedente si è rivelato infondato. Qualcuno temeva che il sole avesse esaurito la scorta di macchie ma non è così, l'astro in questi giorni è ripartito in tromba, con un imponente gruppo di macchie qui fotografato dal pisano Stefano Pello, gruppo classificato con il numero 1045.
Alle macchi si associa il fenomeno delle radioemissioni in banda decametrica, cioè nelle onde corte. Thomas Ashcraft su Heliotown.com ha pubblicato impressionanti registrazioni mp3 del ruggito delle macchie, utilizzando - rivela il sito Spaceweather - antenne utilizzate per le ricerche radioastronomiche in HF, come quelle dell'Osservatorio di Nançay.

RADIO-ACTIVE SUNSPOT: Behemoth sunspot 1045 is crackling with M-class solar flares--and that's not all. "There have been many loud shortwave radio bursts over the past two days," reports amateur radio astronomer Thomas Ashcraft of New Mexico. "Some of the bursts have completely saturated my receivers." Just listen to the sounds coming from the loudspeakers in his observatory.
The roaring sounds you just heard were mainly Type III radio bursts, caused by beams of electrons streaming through the sun's outer atmosphere. Sunspot 1045 appears poised to explosively accelerate more electrons in the days ahead as the flare-show continues. Ham radio operators, point your Yagis toward the sun!
Per essere sempre aggiornati su questi fenomeni e avere la possibilità di osservare l'attività magnetica del sole in diretta e in tre dimensioni, ora potete scaricare l'applicazione iPhone 3DSun, realizzata appositamente dalla NASA. Tutte le informazioni del caso sul sito 3DSun.org
o direttamente su iTunes Store (app gratuita)

L'attività solare tornata a crescere ha un risvolto molto inquietante nel possibile effetto sul sistema di navigazione satellitare GPS. Intervistando i ricercatori della University of Bath, la BBC scrive che le turbolenze magnetiche e particellari solari possono determinare pericolosi disservizi nei satelliti che regolano ormai una parte fondamentale dei nostri trasporti, dal traffico aereo civile a milioni di automobilisti. E' curioso come l'allarme venga lanciato solo dopo lo smantellamento deciso per sistemi di radionavigazione terrestre come il LORAN-C, di cui abbiamo dato notizia l'altro giorno. Affidarsi solo ai satelliti è una strategia intelligente? Se è vero che i fenomeni solari impattano anche sulle trasmissioni dei radiofari e di sistemi VLF come il LORAN, forse dovremmo conservare - per prudenza - anche qualche sistema di backup. Negli USA un gruppo di radioamatori si è offerto volontario per il mantenimento della rete appena chiuda dall'Amministrazione Obama.

Sat-nav devices face big errors as solar activity rises
By Jason Palmer Science and technology reporter, BBC News

Researchers say the Sun is awakening after a period of low activity, which does not bode well for a world ever more dependent on satellite navigation.

The Sun's irregular activity can wreak havoc with the weak sat-nav signals we use.
The last time the Sun reached a peak in activity, satellite navigation was barely a consumer product. But the Sun is on its way to another solar maximum, which could generate large and unpredictable sat-nav errors. It is not just car sat-nav devices that make use of the satellite signals; accurate and dependable sat-nav signals have, since the last solar maximum, quietly become a necessity for modern infrastructure.
Military operations worldwide depend on them, although they use far more sophisticated equipment. Sat-nav devices now form a key part of emergency vehicles' arsenals. They are used for high-precision surveying, docking ships and they may soon be used to automatically land commercial aircraft.
(continua)

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)

La missione STEREO rivela lo "tsunami" solare

Le immagini del sole raccolte dai satelliti della missione STEREO durante un massivo evento di "eiezione di massa coronale" causato dall'attività magnetica del nostro astro sono davvero impressionanti. Permettono di osservare per la prima volta un meccanismo che finora era stato solo ipotizzato: gli tsunami solari. Nei filmati diffusi in questi giorni dalla NASA si vede chiaramente la massa che viene espulsa dalla corona solare e il poderoso effetto di rinculo che come un'onda sismica perrcorre a ritroso la superficie della stella, per milioni di chilometri. Un'esplosione che viene calcolata equivalente a 2.400 megatoni. L'altezza dell'eiezione in sé è strabiliante. Quella raggiunta dalla massa coronale "filmata" da STEREO è di centomila chilometri.
La missione STEREO ha collocato una coppia di satelliti in posizione ortoganale rispetto al sole e consente di effettuare osservazioni in prospettiva, con lo stesso effetto di profondità e tridimensionalità che possiamo ottenere puntando due occhi invece di uno. Lo tsunami solare non dovrebbe avere alcun effetto qui sulla terra (diversamente dalle eiezioni di massa coronale, che influiscono sulla ionosfera e lo spazio esterno), ma lo studio di fenomeni di questo tipo può essere molto rivelatore.

Monster Waves on the Sun are Real

November 24, 2009: Sometimes you really can believe your eyes. That's what NASA's STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) spacecraft are telling researchers about a controversial phenomenon on the sun known as the "solar tsunami."

Years ago, when solar physicists first witnessed a towering wave of hot plasma racing along the sun's surface, they doubted their senses. The scale of the thing was staggering. It rose up higher than Earth itself and rippled out from a central point in a circular pattern millions of kilometers in circumference. Skeptical observers suggested it might be a shadow of some kind—a trick of the eye—but surely not a real wave. "Now we know," says Joe Gurman of the Solar Physics Lab at the Goddard Space Flight Center. "Solar tsunamis are real."
The twin STEREO spacecraft confirmed their reality in February 2009 when sunspot 11012 unexpectedly erupted. The blast hurled a billion-ton cloud of gas (a "CME") into space and sent a tsunami racing along the sun's surface. STEREO recorded the wave from two positions separated by 90o, giving researchers an unprecedented view of the event.
"It was definitely a wave," says Spiros Patsourakos of George Mason University, lead author of a paper reporting the finding in the Astrophysical Journal Letters. "Not a wave of water," he adds, "but a giant wave of hot plasma and magnetism."
The technical name is "fast-mode magnetohydrodynamical wave"—or "MHD wave" for short. The one STEREO saw reared up about 100,000 km high, and raced outward at 250 km/s (560,000 mph) packing as much energy as 2400 megatons of TNT (1029 ergs).
Solar tsunamis were discovered back in 1997 by the Solar and Heliospheric Observatory (SOHO). In May of that year, a CME came blasting up from an active region on the sun's surface, and SOHO recorded a tsunami rippling away from the blast site. "We wondered," recalls Gurman, "is that a wave—or just a shadow of the CME overhead?"
SOHO's single point of view was not enough to answer the question—neither for that first wave nor for many similar events recorded by SOHO in years that followed. The question remained open until after the launch of STEREO in 2006. At the time of the February 2009 eruption, STEREO-B was directly over the blast site while STEREO-A was stationed at right angles —"perfect geometry for cracking the mystery," says co-author Angelos Vourlidas of the Naval Research Lab in Washington DC.
The physical reality of the waves has been further confirmed by movies of the waves crashing into things. "We've seen the waves reflected by coronal holes (magnetic holes in the sun's atmosphere)," says Vourlidas. "And there is a wonderful movie of a solar prominence oscillating after it gets hit by a wave. We call it the 'dancing prominence.'"
Solar tsunamis pose no direct threat to Earth. Nevertheless, they are important to study. "We can use them to diagnose conditions on the sun," notes Gurman. "By watching how the waves propagate and bounce off things, we can gather information about the sun's lower atmosphere available in no other way."
"Tsunami waves can also improve our forecasting of space weather," adds Vourlidas, "Like a bull-eye, they 'mark the spot' where an eruption takes place. Pinpointing the blast site can help us anticipate when a CME or radiation storm will reach Earth."
And they're pretty entertaining, too. "The movies," he says, "are out of this world."

E se le macchie solari sparissero?

Il sito Spaceweather ha appena pubblicato un approfondimento della notizia relativa a uno studio sulla variabilità magnetica delle macchie solari, le quali, secondo due astrofisici del National Solar Observatory di Tucson, stanno perdendo visibilmente intensità. Il sito è andato a chiedere direttamente il parere dei due studiosi, che ammettono che a fronte di una simile perdita di intensità non è del tutto da escludere l'ipotesi che le macchie solari, che sono appunto legate all'intensità dei campi magnetici, spariscano quasi completamente. Ci sono insomma condizioni solari compatibili con il celebre minimo di Maunder, che iniziò nel 1645 e si prolungò per oltre 70 anni. Altri esperti ritengono che il sole si è semplicemente addormentato un po', che entro un anno tutto ripartirà.
Un paio di giorni prima il sito aveva pubblicato un altro articolo che fa riflettere sulle possibile conseguenze di questo profondo minimo solare sul sistema geomagnetico. Il 2 settembre 1859 durante un massimo a bassa intensità come quello che si prevede nei prossimi 3 o 4 anni, fu registrata a terra una tempesta geomagnetica di proporzioni colossali, con l'aurora boreale visibile addirittura a Cuba. Il giorno prima l'astronomo dilettante Richard Carrington aveva avvistato e descritto un potentissimo brillamento sulla superficie del sole, in corrispondenza di un esteso gruppo di macchie. A terra, i fili dei telegrafi si caricarono al punto da provocare scintille, danneggiando gli apparecchi riceventi e addirittura infiammando le strisce di carta degli inchiostratori. La morale? Che anche un minimo solare o un ciclo a bassa intensità possono fare da sfondo a tempeste geomagnetiche di grandi proporzioni. Anche dal punto di vista propagative, la mia esperienza di cicli solari e correlazioni con la ricezione di segnali lontani mi induce a credere che non si debba temere un blackout delle onde corte o delle aperture in E sporadico in FM. In questo fine settimana sentivo cose molto interessanti, incluso il servizio per le forze armate americane ripetuto dalla base nel Pacifico alle isole Hawaii, e molti segnali interessanti nelle bande alte radioamatoriali. La stagione dell'E sporadico non è stata eccezionale, ma sembra ormai chiaro che il fenomeno non è fortemente correlato all'andamento del ciclo.

Are Sunspots Disappearing?
09.03.2009

September 3, 2009: The sun is in the pits of the deepest solar minimum in nearly a century. Weeks and sometimes whole months go by without even a single tiny sunspot. The quiet has dragged out for more than two years, prompting some observers to wonder, are sunspots disappearing?
"Personally, I'm betting that sunspots are coming back," says researcher Matt Penn of the National Solar Observatory (NSO) in Tucson, Arizona. But, he allows, "there is some evidence that they won't."
Penn's colleague Bill Livingston of the NSO has been measuring the magnetic fields of sunspots for the past 17 years, and he has found a remarkable trend. Sunspot magnetism is on the decline: "Sunspot magnetic fields are dropping by about 50 gauss per year," says Penn. "If we extrapolate this trend into the future, sunspots could completely vanish around the year 2015."
This disappearing act is possible because 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 interior. If Earth lost its magnetic field, the solid planet would remain intact, but if a sunspot loses its magnetism, it ceases to exist.
"According to our measurements, sunspots seem to form only if the magnetic field is stronger than about 1500 gauss," says Livingston. "If the current trend continues, we'll hit that threshold in the near future, and solar magnetic fields would become too weak to form sunspots."
"This work has caused a sensation in the field of solar physics," comments NASA sunspot expert David Hathaway, who is not directly involved in the research. "It's controversial stuff."
The controversy is not about the data. "We know Livingston and Penn are excellent observers," says Hathaway. "The trend that they have discovered appears to be real." The part colleagues have trouble believing is the extrapolation. Hathaway notes that most of their data were taken after the maximum of Solar Cycle 23 (2000-2002) when sunspot activity naturally began to decline. "The drop in magnetic fields could be a normal aspect of the solar cycle and not a sign that sunspots are permanently vanishing."
Penn himself wonders about these points. "Our technique is relatively new and the data stretches back in time only 17 years. We could be observing a temporary downturn that will reverse itself."
The technique they're using was pioneered by Livingston at the McMath-Pierce solar telescope near Tucson. He looks at a spectral line emitted by iron atoms in the sun's atmosphere. Sunspot magnetic fields cause the line to split in two—an effect called "Zeeman splitting" after Dutch physicist Pieter Zeeman who discovered the phenomenon in the 19th century. The size of the split reveals the intensity of the magnetism.
Astronomers have been measuring sunspot magnetic fields in this general way for nearly a century, but Livingston added a twist. While most researchers measure the splitting of spectral lines in the visible part of the sun's spectrum, Livingston decided to try an infra-red spectral line. Infrared lines are much more sensitive to the Zeeman effect and provide more accurate answers. Also, he dedicated himself to measuring a large number of sunspots—more than 900 between 1998 and 2005 alone. The combination of accuracy and numbers revealed the downturn.
If sunspots do go away, it wouldn't be the first time. In the 17th century, the sun plunged into a 70-year period of spotlessness known as the Maunder Minimum that still baffles scientists. The sunspot drought began in 1645 and lasted until 1715; during that time, some of the best astronomers in history (e.g., Cassini) monitored the sun and failed to count more than a few dozen sunspots per year, compared to the usual thousands.
"Whether [the current downturn] is an omen of long-term sunspot decline, analogous to the Maunder Minimum, remains to be seen," Livingston and Penn caution in a recent issue of EOS. "Other indications of solar activity suggest that sunspots must return in earnest within the next year."
Whatever happens, notes Hathaway, "the sun is behaving in an interesting way and I believe we're about to learn something new."

GEOMAGNETIC MEGA-STORM: On Sept. 2nd, a billion-ton coronal mass ejection (CME) slammed into Earth's magnetic field. Campers in the Rocky Mountains woke up in the middle of the night, thinking that the glow they saw was sunrise. No, it was the Northern Lights. People in Cuba read their morning paper by the red illumination of aurora borealis. Earth was peppered by particles so energetic, they altered the chemistry of polar ice.
Hard to believe? It really happened--exactly 150 years ago. This map shows where auroras were sighted in the early hours of Sept. 2, 1859:
As the day unfolded, the gathering storm electrified telegraph lines, shocking technicians and setting their telegraph papers on fire. The "Victorian Internet" was knocked offline. Magnetometers around the world recorded strong disturbances in the planetary magnetic field for more than a week.
The cause of all this was an extraordinary solar flare witnessed the day before by British astronomer Richard Carrington. His sighting marked the discovery of solar flares and foreshadowed a new field of study: space weather. According to the National Academy of Sciences, if a similar flare occurred today, it would cause $1 to 2 trillion in damage to society's high-tech infrastructure and require four to ten years for complete recovery.
A repeat of the Carrington Event seems unlikely from our low vantage in a deep solar minimum--but don't let the quiet fool you. Strong flares can occur even during weak solar cycles. Indeed, the Carrington flare itself occured during a relatively weak cycle similar to the one expected to peak in 2012-2013. Could it happen again? Let's hope not.

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.

Minimo solare senza macchie, scoperta la causa?

Gli scienziati del National Solar Observatory di Tucson, Arizona, potrebbero aver individuato la ragione del prolungato minimo che caratterizza da parecchi mesi il ciclo di attività solare. Nella profondità dell'astro esiste una "corrente a getto" che si muove come le correnti oceaniche o analoghi fenomeni atmosferici. Come spiega Spaceweather.com sarebbe questa corrente a partecipare a "innescare" il ciclo delle macchie solari e dei fenomeni ad esse associate: quando la corrente raggiunge una determinata latitudine del globo solare, i 22 gradi, le macchie ripartono. Negli ultimi tre o quattro anni, dicono i ricercatori di Tucson che si sono serviti di avanzate tecniche di indagine "eliosismica", la corrente a getto interna si è mossa con inusistata lentezza. La scoperta sembra confermare anche che il lungo minimo è arrivato alla fine perché la corrente in quesione si sta di nuovo muovendo. Contrariamente alle previsioni di alcuni, le macchie torneranno a ricoprire il disco del sole.

Mystery of the Missing Sunspots, Solved?
06.17.2009


June 17, 2009: The sun is in the pits of a century-class solar minimum, and sunspots have been puzzlingly scarce for more than two years. Now, for the first time, solar physicists might understand why. At an American Astronomical Society press conference today in Boulder, Colorado, researchers announced that a jet stream deep inside the sun is migrating slower than usual through the star's interior, giving rise to the current lack of sunspots.
Rachel Howe and Frank Hill of the National Solar Observatory (NSO) in Tucson, Arizona, used a technique called helioseismology to detect and track the jet stream down to depths of 7,000 km below the surface of the sun. The sun generates new jet streams near its poles every 11 years, they explained to a room full of reporters and fellow scientists. The streams migrate slowly from the poles to the equator and when a jet stream reaches the critical latitude of 22 degrees, new-cycle sunspots begin to appear.
Howe and Hill found that the stream associated with the next solar cycle has moved sluggishly, taking three years to cover a 10 degree range in latitude compared to only two years for the previous solar cycle.
The jet stream is now, finally, reaching the critical latitude, heralding a return of solar activity in the months and years ahead. "It is exciting to see", says Hill, "that just as this sluggish stream reaches the usual active latitude of 22 degrees, a year late, we finally begin to see new groups of sunspots emerging."
The current solar minimum has been so long and deep, it prompted some scientists to speculate that the sun might enter a long period with no sunspot activity at all, akin to the Maunder Minimum of the 17th century. This new result dispells those concerns. The sun's internal magnetic dynamo is still operating, and the sunspot cycle is not "broken."
Because it flows beneath the surface of the sun, the jet stream is not directly visible. Hill and Howe tracked its hidden motions via helioseismology. Shifting masses inside the sun send pressure waves rippling through the stellar interior. So-called "p modes" (p for pressure) bounce around the interior and cause the sun to ring like an enormous bell. By studying the vibrations of the sun's surface, it is possible to figure out what is happening inside. Similar techniques are used by geologists to map the interior of our planet.
In this case, researchers combined data from GONG and SOHO. GONG, short for "Global Oscillation Network Group," is an NSO-led network of telescopes that measures solar vibrations from various locations around Earth. SOHO, the Solar and Heliospheric Observatory, makes similar measurements from space.
"This is an important discovery," says Dean Pesnell of NASA's Goddard Space Flight Center. "It shows how flows inside the sun are tied to the creation of sunspots and how jet streams can affect the timing of the solar cycle. We still don't understand exactly how jet streams trigger sunspot production," says Pesnell. "Nor do we fully understand how the jet streams themselves are generated."
To solve these mysteries, and others, NASA plans to launch the Solar Dynamics Observatory (SDO) later this year. SDO is equipped with sophisticated helioseismology sensors that will allow it to probe the solar interior better than ever before. "The Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) on SDO will improve our understanding of these jet streams and other internal flows by providing full disk images at ever-increasing depths in the sun," says Pesnell.