Il Sole ha un ciclo di attività ripetuto ogni 11 anni che influenza lo spazio circostante e può avere importanti conseguenze sulla Terra
Il Sole segue un ritmo di circa 11 anni di risveglio e di attività intensa prima di calmarsi di nuovo, un ritmo stellare noto come ciclo solare. Ciò influenza la Terra perché modella il meteo spaziale, determinando quanta radiazione, campo magnetico e particelle il Sole rilascia nello spazio anche verso il nostro pianeta. Il Sole possiede un campo magnetico con poli nord e sud e linee di campo magnetico che si estendono ben oltre la stella stessa collegando le sue regioni polari. La fonte di questo campo è il movimento costante di particelle elettricamente cariche all’interno del Sole. Questi poli magnetici tendono a cambiare posizione circa ogni 11 anni con il nord che diventa sud e il sud che diventa nord: ecco cos’è e come funziona ciò chiamiamo il ciclo del Sole.
L’inversione del campo magnetico
È importante sottolineare che invertire un campo magnetico è un’operazione complicata. Come risultato della torsione e della rimodellazione del campo magnetico del Sole, esso invia enormi quantità di energia e flussi di particelle cariche nello spazio. Quando questo “clima spaziale” colpisce la Terra, può influenzare i servizi di telecomunicazione, navigazione e meteo e persino interrompere le reti elettriche.
Il campo magnetico si inverte quando il Sole è al massimo della sua attività, in una fase chiamata massimo solare. Dopo l’inversione, la nostra stella si calma fino a raggiungere il minimo solare e inizia un nuovo ciclo. Questa diminuzione dell’attività solare significa meno perturbazioni nello spazio che potrebbero influenzare la Terra. Mentre il Sole può emettere esplosioni di radiazioni e particelle in qualsiasi momento durante il ciclo solare, diventa molto più attivo negli anni attorno al massimo solare. Questa attività irrequieta può essere collegata al campo magnetico in continuo cambiamento della nostra stella.
Molte esplosioni solari provengono da regioni con macchie solari, chiamate anche regioni attive, perché lì il campo magnetico del Sole è particolarmente forte. Le macchie solari sembrano macchie scure perché il forte campo magnetico limita il movimento delle particelle cariche, rendendole più fredde rispetto all’ambiente circostante. Le eruzioni solari si verificano quando l’energia magnetica immagazzinata in queste regioni di macchie solari attive viene rilasciata all’improvviso. La conseguente esplosione di raggi X e altre radiazioni viaggia attraverso il sistema solare alla velocità della luce.
A volte, il Sole emette grandi quantità di materiale solare sotto forma di “espulsioni di massa coronale” (CME). Si tratta di enormi bolle di particelle cariche (plasma) attraversate da linee di campo magnetico e spesso innescate da brillamenti solari. I brillamenti solari o le onde d’urto delle CME possono anche accelerare protoni o altre particelle attorno al Sole a velocità estremamente elevate. Queste sono chiamate particelle energetiche solari.
In che modo il ciclo solare influenza la Terra?
Con un impatto sul meteo spaziale, l’influenza del ciclo solare si estende ben oltre il Sole stesso. Il campo magnetico e l’atmosfera della Terra ci proteggono dalle peggiori esplosioni del Sole. Tuttavia, il meteo spaziale può rappresentare un serio rischio per i veicoli spaziali e gli astronauti, oltre a influenzare le comunicazioni, la navigazione e le reti elettriche sulla Terra.
La radiazione elettromagnetica delle eruzioni solari influenza direttamente la ionosfera (lo strato superiore carico dell’atmosfera terrestre) e le comunicazioni radio. Quando la Terra viene colpita da un’espulsione di massa coronale, questa può deformare il campo magnetico protettivo della Terra e causare una tempesta geomagnetica. Queste tempeste possono influenzare i satelliti, interrompere i sistemi di navigazione e causare interruzioni di corrente.
Con la società che fa sempre più affidamento sulla tecnologia e sulle infrastrutture spaziali come i satelliti, il rischio di danni economici dovuti all’attività solare sta aumentando. La tempesta geomagnetica più intensa di cui siamo a conoscenza è stata l’evento Carrington del 1859; “Le stime dei danni variano da diversi miliardi fino a tre trilioni di euro in caso di un evento di magnitudo comparabile”, osserva Holger Krag, responsabile dell’ufficio del programma di sicurezza spaziale dell’ESA.
Un effetto visibile più innocuo dell’attività solare sono le spettacolari aurore boreali e australi, causate da particelle cariche (per lo più già intrappolate nel campo magnetico terrestre) che interagiscono con l’atmosfera vicino ai poli.
Possiamo prevedere il massimo solare?
Tracciando l’attività solare e il ciclo solare, possiamo prepararci meglio alle tempeste solari e garantire la protezione della nostra infrastruttura tecnologica critica. Ma prevedere quando arriverà esattamente il picco del ciclo solare e quanto sarà attivo il Sole prima, durante e dopo il massimo solare è un compito notoriamente difficile.
Le macchie solari sono uno strumento utile per determinare in quale punto del ciclo si trova il Sole. Il numero di macchie solari raggiunge il picco intorno al massimo solare e cala intorno al minimo solare. Il progetto Sunspot Index and Long-term Solar Observations (SILSO) (Osservatorio reale del Belgio) e lo Space Weather Prediction Center (NOAA, Stati Uniti) monitorano il numero di macchie solari e utilizzano dati storici e modelli sofisticati per prevedere l’avanzamento del ciclo solare.
L’ESA ha molteplici missioni spaziali e strumenti che studiano il Sole, perché conoscere la nostra stella è fondamentale per prevedere la sua attività potenzialmente pericolosa. Ciò include missioni come Solar Orbiter, SOHO, Proba-2 e la prossima Proba-3.
I servizi meteorologici spaziali miglioreranno notevolmente una volta che la missione Vigil dell’ESA sarà lanciata nel 2031. Con i suoi strumenti scientifici, tra cui alcuni simili a quelli del Solar Orbiter, Vigil monitorerà il lato del Sole. Individuando le aree di attività solare giorni prima che ruotino nel campo visivo della Terra, Vigil fornirà avvisi tempestivi per eventi solari pericolosi.
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