Cosa sono i cicli solari - Guida all'aurora del secolo!

I cicli solari, ovvero i piu’ grandi amici del safarista boreale! Perche’, chiederete voi? Perche’ studiandoli siamo in grado di predire quando ci sara’ la prossima aurora del secolo, e ne parleremo proprio in questo post! Non perdiamo altro tempo quindi, andiamo a vedere cosa sono i cicli solari!

Relazione tra il numero di macchie solari e il Kp Index

Di sicuro vi sarà capitato di vedere una foto del sole su internet o addirittura sui libri di scuola, e probabilmente avrete notato che nel giallo/arancione fosforescente della superficie solare ogni tanto ci sono delle macchie di colore nero o comunque arancione più scuro. Queste zone, che prendono il nome di macchie solari (sunspots in inglese) proprio per il loro contrasto con il resto della superficie solare, indicano una temperatura ridotta (da qui il colore meno saturo) a causa di un aumento dell’attività magnetica.  È proprio da una macchia solare, per esempio, che nascono i solar flares, responsabili delle tempeste solari e, di conseguenza, le aurore.

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Una foto del Sole: le zone scure intorno ai tropici rappresentano macchie solari. Fonte: SWPC

Menzionate per la prima volta dai cinesi nell’800 AC circa, le macchie solari hanno una durata variabile che va da alcuni giorni a alcuni mesi. Così come la durata, anche il loro numero è variabile, e questa è davvero la parte che interessa a noi safaristi. Infatti, essendoci una correlazione diretta tra il numero di macchie e l’attività solare, quando cerchiamo il massimo KPI stiamo effettivamente cercando il momento con maggior numero di macchie solari presenti sulla faccia del Sole rivolta verso la Terra.

Ora, vi va di fare una scommessa? Io scommetto 100 Euro che nei prossimi 11 anni avremo il numero maggiore di macchie solari sul Sole nel 2027! Ci state? Sicuri?

Lavorando nella finanza, so bene che 100 Euro oggi valgono ben più di 100 Euro nel 2027, quindi se non vi dispiace vorrei ritirarli ora perché posso dirvi con un buon grado di certezza che all’alba (del 2027) vincerò, come cantava Calaf nella Turandot! Ovviamente non sono figlio di Mago Merlino (anche se il suo barbone bianco nel cartone Disney sarebbe molto trendy al giorno d’oggi) ma mi sto basando su solide nozioni scientifiche basate sulla polarità del Sole conosciute fin dal 18esimo secolo.

Horrebow e la scoperta dei cicli solari

All’epoca infatti c’era un astronomo danese di nome Christian Horrebow che era così ossessionato dalle macchie solari (osservate comunque già da Galileo) che passò una vita ad osservarle, realizzando a un certo punto un fatto singolare: periodicamente, i suoi appunti si ripetevano. Quel “periodicamente” fu poi affinato un secolo dopo in uno spazio di tempo tra i 10 e i 12 anni definito ciclo solare.

Come “funziona” un ciclo solare? Un ciclo solare parte sempre con un picco minimo di attività (quindi poche macchie localizzate prettamente all’equatore solare) che poi si trasforma in un massimo (tante macchie, localizzate lungo i tropici) e ritorna successivamente al minimo alla fine del ciclo. A quel punto, ed è il fenomeno che segna la fine di un ciclo e l’inizio di quello successivo, i poli magnetici del Sole si invertono facendo ripartire l’intero processo.

È importante sottolineare come non si sappia esattamente quali dinamiche portino a questo andamento ciclico. Sappiamo che i movimenti del materiale sul Sole sono talmente drastici da piegare e modificare il campo magnetico solare, ma non siamo in grado al momento di compilare una mappatura tra movimenti di materia e ciclo solare. Vi posto un video della NASA (in inglese) che parla proprio del ciclo solare e vi mostra visualmente quello che vi ho appena descritto a parole.

Per la cronaca, 2020 è l’anno di inizio del ciclo solare numero 25, che avrà il suo massimo circa nel 2027 (i picchi massimi tendono ad essere nella seconda parte del ciclo, non esattamente a metà). Questo non vuol dire ovviamente che non avremo aurore nel 2020, ma che sulla carta e statisticamente parlando avremo aurore molto migliori tra qualche annetto!

Dalla teoria alla pratica

Per darvi una dimostrazione pratica dei cicli solari, ho scaricato il dettaglio degli indici Kp storici per gli ultimi tre cicli solari* e creato un grafico secondo me molto esplicativo. Ovviamente per il ciclo solare 25, quello in cui siamo appena entrati, abbiamo dati solo per un paio di trimestri quindi è decisamente troppo presto per trarne informazioni utili.

In generale, come potete vedere nel grafico 1, l’andamento dei cicli è piuttosto evidente e del tutto comparabile tra i due cicli. Abbiamo infatti un inizio “lento” per i primi anni, che sale progressivamente fino ad arrivare al periodo di picco massimo intorno ai ¾ della durata del ciclo. Passato il picco massimo, l’indice Kp medio torna a scendere fino all’inizio del ciclo successivo.

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Grafico 1 – Indice KP medio dal 1998 ad oggi. I diversi cicli solari sono sottolineati da colori diversi

Quello che sorprende è la grossa differenza di attività media tra i due cicli: prendiamo per esempio i rispettivi migliori anni, quindi il 2004 per il ciclo 23 e il 2015 per il ciclo 24. Mentre il primo ha un KPI di 3.5 circa, il secondo arriva a 2.5. Una differenza enorme soprattutto se si paragona la latitudine a cui bisogna andare per vedere un’aurora generata da un’attività a 3.5 contro una a 2.5.

Per fare un altro passettino, ho deciso di sovrapporre i due cicli e provare a quantificare la differenza in KPI. Nel grafico 2 potete vedere il risultato e sullo sfondo delle barre (su scala secondaria) che indicano in % di quanto il ciclo 23 sia superiore al 24. Il risultato è importante, con il ciclo 23 sistematicamente più attivo del 24 almeno per i primi 8 anni. In alcuni trimestri addirittura l’attività del ciclo 23 è doppia rispetto quella del 24, molto visibile dalle barre che “escono” dal grafico.

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Grafico 2 – Sovrapposizione dei cicli solari 23, 24 e 25

Conclusione: conoscere i cicli solari e’ molto importante

Per concludere, i cicli solari non sono necessariamente qualcosa che possiamo usare per pianificare i nostri safari per via della visione a lunghissimo termine. Tuttavia, la conoscenza dei cicli solari è molto importante per capire come funziona il Sole e di riflesso capire il perché l’attività aurorale può cambiare (e anche drasticamente) da un anno all’altro. Da un punto di vista personale, ho anche imparato molto dall’avere a disposizione questi dati e dal poterli manipolare per estrarre conoscenze utili sul mio fenomeno preferito e poi condividerle con voi!

Se vi viene in mente un aspetto particolare relativo alle aurore che potrei analizzare usando questi numeri, non esitate a dirmelo nei commenti! E, ovviamente, tenete l’agenda libera per il 2027, sarà un anno fenomenale!

* Fonte: SWPC.NOAA.GOV – Se qualcuno fosse interessato, i dati in formato TXT sono disponibili qua. Non sono molto Excel friendly, ma con un po’ di formule varie si possono rendere usabili! Oppure scrivetemi un commento e sarò felice di condividere con voi il mio modello!

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