Potenziale ruolo della bassa attività solare e dei raggi cosmici nel prossimo inverno

by Enzo Ragusa

Del Meteorologo Paul Dorian

Potenziale ruolo della bassa attività solare e dei raggi cosmici nel prossimo inverno

 Il sole è di nuovo spotless oggi e per il 200 ° giorno del 2019 mentre il minimo solare si approfondisce; immagine per gentile concessione della NASA

Panoramica

Il sole continua a essere molto silenzioso ed è rimasto senza macchie solari per il 200° giorno nel 2019 o il 72% dell’anno, che è la percentuale più alta dal 2009. Siamo entrati in una fase di profondo minimo di questo ciclo solare e il conteggio delle macchie solari suggerisce che questo potrebbe risultare il più profondo dal secolo scorso. La bassa attività solare è stata ben correlata con un fenomeno atmosferico noto come “blocco ad alta latitudine” e questo potrebbe svolgere un ruolo molto importante nella prossima stagione invernale; soprattutto negli Stati Uniti orientali. Inoltre, uno degli impatti naturali della diminuzione dell’attività solare è l’indebolimento del vento solare e del suo campo magnetico che, a sua volta, consente una maggiore entrata di raggi cosmici di penetrare nel sistema solare. L’intensificazione dei raggi cosmici può avere conseguenze importanti su alcuni fenomeni come la copertura nuvolosa della Terra e il clima, la sicurezza dei passeggeri di voli aerei e come possibile meccanismo di innesco per i fulmini.

 

Osservazioni quotidiane del numero di macchie solari dal 1 ° gennaio 1900 secondo il Solar Influences Data Analysis Center (SIDC). La sottile linea blu indica il numero giornaliero di macchie solari, mentre la linea di colore blu scuro indica la media annuale corrente. La recente attività delle macchie solari molto basse si riflette chiaramente nei recenti valori bassi per l’irradiazione solare totale. Fonte dei dati: WDC-SILSO, Royal Observatory of Belgium, Bruxelles. Ultimo giorno mostrato: 30 settembre 2019. Grafico per gentile concessione di “Climate4you.com”.

 

 

Background

Il ciclo solare 24 è stato il ciclo di macchie solari più debole con il minor numero di macchie da quando il ciclo 14 ha raggiunto il picco nel febbraio 1906. Il ciclo solare 24 ha continuato una tendenza recente di indebolimento dei cicli solari iniziata con il ciclo solare 21 che ha raggiunto il picco intorno al 1980. Oggi il sole è di nuovo bianco per Il 200 ° giorno del 2019 e l’ultima volta che il sole è rimasto così debole nell’anno su base percentuale è stato il 2009 durante l’ultimo minimo solare quando il 71% dei giorni rimase privo di macchie solari. Quest’ultimo minimo solare sta effettivamente raggiungendo il 2008 quando con un sorprendente 73% caratterizzò un sole bianco – con più giorni spotless dal 1913 – e quest’anno ha la possibilità di eguagliare o superare quell’anno più debole in più di un secolo.

Gli anni di bassa attività solare sono ben correlati con anomalie dell’altezza di geopotenziale anormalmente elevate a 500 millibar sulle regioni ad alta latitudine come la Groenlandia e l’Islanda (mostrate in rosso, arancione, giallo); dati per gentile concessione NOAA/NCAR

Attività solare bassa e “blocco alle alte latitudini”

Come ogni appassionato di neve e appassionato di tempo sa di vivere nel corridoio I-95, ci vogliono molti ingredienti per posizionarsi in modo che una tempesta di neve abbia effettivamente luogo; in particolare, nelle aree urbane di DC, Philly, New York City e Boston. Un requisito per accumulare neve è, naturalmente, l’aria fredda vicino o sotto lo zero, ma può essere un po’ più complicata di così. Una cosa è avere aria fredda all’inizio di una potenziale tempesta, ma la migliore possibilità di neve significativa arriva quando c’è aria fredda sostenuta; altrimenti, potrebbe terminare con un tipo di evento che cambia da neve a pioggia; in particolare, nelle grandi città e nelle aree più vicine alla costa. Uno dei modi per sostenere una massa di aria fredda nel Mid-Atlantic/NE negli Stati Uniti è quello di avere un “blocco ad alta latitudine” e quel tipo di fenomeno meteorologico è ben correlato alla bassa attività solare.
Il “blocco alle alte latitudini” durante la stagione invernale è caratterizzato da una persistente alta pressione nelle aree a latitudine settentrionale come la Groenlandia, il Canada nord-orientale e l’Islanda. Se si guarda indietro agli anni con bassa attività solare, il modello di anomalia dell’altezza geopotenziale di livello superiore è dominato dall’alta pressione su queste regioni ad alta latitudine durante la stagione invernale (da dicembre a febbraio). Senza questo tipo di schema di blocco nell’atmosfera superiore, durante la stagione invernale è più difficile ottenere masse d’aria fredda sostenute negli Stati Uniti orientali.
Oltre alla maggiore possibilità di aria fredda sostenuta durante gli anni di bassa attività solare, il “blocco alle alte latitudini” nell’atmosfera superiore tende a rallentare il movimento e la partenza delle tempeste lungo le coste del Medio Atlantico/NE degli Stati Uniti e anche questo aumenta la possibilità di nevicate significative fino a quando c’è la presenza di aria fredda arroccata. In effetti, alcune delle più grandi tempeste di neve nelle regioni del Mid-Atlantic/NE negli Stati Uniti hanno avuto luogo in inverni con bassa attività solare, inclusi, ad esempio, quelli nel febbraio 2010, dicembre 2009 e gennaio 1996. Vi sono, naturalmente, altri importanti fattori oltre all’attività solare da considerare nella previsione dell’accumulo di neve lungo il corridoio I-95, comprese le temperature della superficie del mare nell’Atlantico occidentale e il posizionamento di strisce polari e subtropicali. Il “Winter Outlook” 2019-2020 di Perspecta Weather sarà rilasciato a breve e la bassa attività solare sarà sicuramente un fattore chiave tra i tanti.

Fonte dei dati: l’Osservatorio geofisico di Sodankyla a Oulu, in Finlandia. Trama per gentile concessione di Spaceweather.com

Bassa attività solare e raggi cosmici

I raggi cosmici galattici sono particelle ad alta energia provenienti dall’esterno del sistema solare che possono avere un impatto sull’atmosfera terrestre. La nostra prima linea di difesa dai raggi cosmici proviene dal sole mentre il suo campo magnetico e il vento solare si combinano per creare uno “scudo” che difende i raggi cosmici tentando di entrare nel sistema solare. L’azione di schermatura del sole è più forte durante il massimo solare e più debole durante il minimo solare con l’indebolimento del campo magnetico e del vento solare. L’intensità dei raggi cosmici varia naturalmente durante il tipico ciclo solare di 11 anni con una variazione di circa il 15% a causa dei cambiamenti nell’intensità del vento solare.

Prova di un aumento delle radiazioni stratosferiche

Un modo per monitorare la penetrazione dei raggi cosmici nell’atmosfera superiore della Terra è misurare la radiazione stratosferica per un lungo periodo di tempo. “Spaceweather.com” ha condotto uno sforzo per quasi 4 anni per monitorare i livelli di radiazione nella stratosfera al di sopra della California con frequenti voli in mongolfiera ad alta quota. Questi palloncini contengono sensori che rilevano i raggi X e i raggi gamma nella gamma di energia da 10 keV a 20 MeV e sono prodotti dallo schianto dei raggi cosmici primari nell’atmosfera terrestre. Queste energie abbracciano la gamma di macchine a raggi X e scanner di sicurezza aeroportuali. I risultati confermano l’idea che in effetti i raggi cosmici sono aumentati costantemente in California mentre entriamo nel minimo solare.
Durante l’ultimo minimo solare del 2009, le radiazioni arrivate sulla Terra dallo spazio profondo hanno raggiunto un massimo di 50 anni a livelli mai visti prima durante l’era del satellite – e ci stiamo avvicinando molto a quegli stessi livelli e un nuovo record è sicuramente probabile in un prossimo futuro. I monitor di neutroni terrestri e i palloncini di raggi cosmici ad alta quota stanno registrando l’aumento dei raggi cosmici. I monitor dei neutroni all’Osservatorio geofisico di Sodankyla a Oulu, in Finlandia, mostrano che i raggi cosmici sono solo a un punto in percentuale rispetto a un nuovo record nell’era del satellite, che è stato stabilito nel 2009. I dati sono misurati in questo osservatorio finlandese dal 1964. Quando i raggi cosmici colpiscono l’atmosfera della Terra, producono uno spruzzo di particelle secondarie che piovono sulla superficie terrestre. Tra queste particelle vi sono i neutroni e i rivelatori dell’osservatorio di Oulu li considerano un proxy per i raggi cosmici.

Conseguenze dell’aumento dei raggi cosmici

1) Copertura nuvolosa/clima

La correlazione tra raggi cosmici e copertura nuvolosa su un ciclo solare è stata segnalata per la prima volta da Svensmark e Friis-Christensen nel 1997. Uno studio più recente di Svensmark pubblicato nel numero di agosto 2016 del Journal of Geophysical Research: Space Physics continua a sostenere l’idea di un’importante connessione tra raggi cosmici e nuvole.
In questa pubblicazione, gli autori hanno scoperto che “la variazione osservata del 3-4% della copertura nuvolosa globale durante il recente ciclo solare è fortemente correlata al flusso di raggi cosmici. Questo, a sua volta, è inversamente correlato all’attività solare. L’effetto è maggiore alle latitudini più elevate in accordo con l’effetto di schermatura del campo magnetico terrestre su particelle cariche ad alta energia. La relazione di cui sopra tra flusso di raggi cosmici e copertura nuvolosa dovrebbe anche essere importante in una spiegazione della correlazione tra lunghezza del ciclo solare e temperatura globale che è stata trovata”.

2) Minaccia per i passeggeri nei viaggi aerei

Non solo un aumento dei raggi cosmici può avere un impatto sulla copertura nuvolosa della Terra e sul clima, ma è di particolare interesse per chi viaggia in aereo. La radiazione cosmica ad altitudini aeronautiche è in genere 50 volte quella delle fonti naturali a livello del mare. I raggi cosmici provocano “docce aeree” di particelle secondarie quando colpiscono l’atmosfera terrestre. In effetti, questo è ciò che i monitor di neutroni e i palloncini di raggi cosmici stanno misurando: lo spruzzo secondario di raggi cosmici che piove sulla Terra. I raggi cosmici secondari penetrano negli scafi degli aerei commerciali, dosando i passeggeri con l’intero corpo equivalente di una radiografia dentale anche su normali voli a media latitudine attraverso gli Stati Uniti. I viaggiatori internazionali ricevono dosi ancora maggiori (fonte). La Commissione Internazionale per la Protezione Radiologica ha classificato i piloti come radiatori professionali a causa delle dosi accumulate di raggi cosmici che ricevono durante il volo. Inoltre, un recente studio condotto da ricercatori della Harvard School of Public Health mostra che gli assistenti di volo affrontano un elevato rischio di cancro rispetto ai membri della popolazione generale. Hanno elencato i raggi cosmici come uno dei numerosi fattori di rischio.

3) Possibile attivazione di un fulmine

Infine, ci sono state alcune ricerche che suggeriscono che esiste una connessione tra i raggi cosmici e il fulmine (carta 1, carta 2). Quando i raggi cosmici si infrangono in molecole nella nostra atmosfera, le collisioni creano docce di particelle subatomiche, inclusi elettroni, positroni e altre particelle caricate elettricamente. Questa pioggia di elettroni si scontrerebbe con ancora più molecole d’aria, generando più elettroni. Tutto sommato, i raggi cosmici potevano innescare una valanga di eletti

Le aree cerchiate nel grafico indicano i luoghi che hanno vissuto l’aurora boreale durante l’evento di Carrington del 1859.

Pensieri finali

Mentre la frequenza dell’attività della tempesta solare generalmente diminuisce durante i periodi di bassa attività solare (ad esempio durante le fasi minime solari), in realtà ci sono alcune prove che suggeriscono che la gravità non diminuisce. In effetti, la tempesta solare più famosa di tutti ora conosciuta come “The Carrington Event” ebbe luogo nel 1859 durante un ciclo solare debole (n. 10). Inoltre, altre attività solari, come i buchi coronali che liberano flussi di materiale solare nello spazio, possono amplificare le aurore ai poli della Terra. La linea di fondo, la mancanza di macchie solari non significa che l’attività del sole si interrompa del tutto e deve essere costantemente monitorata, anche durante i periodi di sole calmo.

Fonte: Perspectaweather.com

via AttivitàSolare