Di recente, i ricercatori del Center of Excellence in Space Sciences India (CESSI) dell’IISER Kolkata hanno scoperto una nuova relazione tra il campo magnetico del Sole e il ciclo delle macchie solari che si presentano sulla superficie della nostra stella. I loro risultati possono aiutare a prevedere quando si verificherà il prossimo picco di massima attività del Sole, nel suo ciclo di 11 anni.

Prima di questo studio, il picco era stimato per l’inizio dell’anno 2025. Ora, si pensa che potrebbe verificarsi entro un anno, quindi già nel 2024, in anticipo rispetto alle precedenti ipotesi.

Il Sole e le macchie solari

La nostra stella, il Sole, è costituita da gas caldo ionizzato, noto come plasma. Enormi flussi di plasma e fenomeni di convezione collaborano alla formazione di campi magnetici, che si manifestano sulla superficie come macchie scure, dette macchie solari.

Queste macchie sono mediamente paragonabili alle dimensioni della Terra, e sono zone dove avviene un’intensa attività magnetica, circa 10mila volte più forte del campo magnetico terrestre. Nelle immagini le macchie appaiono più scure rispetto al resto del Sole, infatti la loro temperatura media è di 4000 Kelvin. Il contrasto rispetto alle regioni circostanti, più luminose per una temperatura di 6000 kelvin, le rende molto meno luminose e quindi chiaramente visibili.

A volte l’instabilità dei campi magnetici delle macchie solari provoca la nascita di tempeste magnetiche solari, come brillamenti o espulsioni di massa coronale. Queste tempeste rilasciano radiazioni ad alta energia e scagliano grandi quantità di plasma magnetizzato nello spazio. La più intensa di queste tempeste può causare gravi danni ai satelliti in orbita, alle reti elettriche e alle telecomunicazioni, se diretta verso la Terra.

Cicli solari

Secoli di osservazioni a partire dagli inizi del 1600 mostrano che il numero di macchie solari osservate sul Sole varia periodicamente. Circa ogni 11 anni il numero di macchie e l’intensità dell’attività solare raggiungono un picco, in corrispondenza del quale avvengono le perturbazioni più violente. Tuttavia, prevedere quando si verificherà questo picco è ancora difficile.

Il ciclo solare è prodotto da un meccanismo di dinamo, azionato dall’energia proveniente dai flussi di plasma all’interno del Sole. Si ritiene che questo meccanismo coinvolga principalmente due componenti del campo magnetico del Sole:

• Il ciclo delle macchie solari.
• Le variazioni del campo dipolare su larga scala del Sole, molto simile al campo magnetico terrestre ed estenso da un polo del Sole all’altro.

In corrispondenza del ciclo delle macchie solari, si osserva anche che il campo dipolare del Sole aumenta e diminuisce di intensità, e che i poli magnetici solari Nord e Sud si scambiano di posto, sempre ogni 11 anni.

L’effetto Waldmeier

Nel 1935, l’astronomo svizzero Max Waldmeier scoprì che quanto più veloce è il tasso di aumento di un ciclo di macchie solari, tanto maggiore è la sua forza. I cicli più forti impiegano meno tempo per raggiungere la loro massima intensità.

Questa relazione, detta effetto Waldmeier, è stata spesso utilizzata per prevedere la forza di un ciclo di macchie solari, sulla base delle osservazioni della sua fase iniziale.

In uno studio di quest’anno, Priyansh Jaswal, Chitradeep Saha e Dibyendu Nandy dell’IISER Kolkata riportano la scoperta di una nuova relazione. Il tasso di diminuzione del campo magnetico dipolare del Sole è correlato al tasso di aumento del ciclo delle macchie solari in corso.

La scoperta, ottenuta analizzando archivi di dati vecchi di decenni provenienti da numerosi osservatori solari, integra l’effetto Waldmeier. E grazie a essa, si possono collegare con certezza le due componenti principali del campo magnetico solare. Cosa che avvalora la teoria secondo cui l’evoluzione delle macchie solari è parte integrante del processo di dinamo solare, piuttosto che esserne un mero sintomo.

Un picco solare il prossimo anno

Gli scienziati hanno dimostrato come le osservazioni del tasso di diminuzione del campo magnetico dipolare del Sole possano essere utilmente combinate con le osservazioni delle macchie solari, per prevedere quando il ciclo in corso raggiungerà il picco.

La loro analisi suggerisce che il picco di attività solare del ciclo 25, l’attuale ciclo del Sole, è molto probabile che si verifichi all’inizio del 2024, con un’incertezza nella stima che spazia fino a settembre 2024.

Con questa scoperta si apre una nuova finestra per prevedere i tempi del picco dei cicli solari, quando sono previste l’attività più intensa e le perturbazioni meteorologiche spaziali più frequenti.

Ringraziamo gli astrofotografi Luca Fornaciari e Andrea Vanoni per averci concesso le loro spettacolari fotografie per questo articolo.