Il ciclo delle macchie solari

Il numero di macchie solari osservate sulla “superficie” del Sole varia di anno in anno. Questo aumento e diminuzione del numero di macchie solari varia in modo ciclico; la lunghezza del ciclo è di circa undici anni in media. La variazione ciclica delle macchie solari, scoperta nel 1843 dall’astronomo dilettante tedesco Samuel Heinrich Schwabe, è chiamata “ciclo delle macchie solari”.

Solar Max & Solar Min

Un picco nel conteggio delle macchie solari viene definito come un periodo di “massimo solare” (o “solar max”), mentre un periodo in cui appaiono poche macchie solari viene chiamato “minimo solare” (o “solar min”). Un esempio di un recente ciclo di macchie solari abbraccia gli anni dal minimo solare del 1986, quando si sono viste 13 macchie solari, attraverso il massimo solare del 1989 quando sono apparse più di 157 macchie solari, fino al successivo minimo solare del 1996 (dieci anni dopo il minimo solare del 1986) quando il numero di macchie solari è sceso di nuovo a meno di 9.

Insieme al numero di macchie solari, la loro posizione varia durante il ciclo delle macchie solari. Al minimo solare, le macchie solari tendono a formarsi intorno a latitudini da 30° a 45° a nord e a sud dell’equatore del Sole. Con il progredire del ciclo solare fino al massimo solare, le macchie solari tendono ad apparire più vicino all’equatore, intorno ad una latitudine di 15°. Verso la fine del ciclo, con l’avvicinarsi del minimo solare, le macchie solari si formano abbastanza vicino all’equatore solare, intorno ai 7° di latitudine nord e sud. C’è spesso una sovrapposizione in questa tendenza alla migrazione latitudinale intorno al minimo solare, quando le macchie solari del ciclo uscente si formano a basse latitudini e le macchie solari del ciclo entrante cominciano a formarsi nuovamente ad alte latitudini. Questa graduale deriva verso l’equatore delle macchie solari durante il ciclo delle macchie solari, che fu notata per la prima volta all’inizio degli anni 1860 dall’astronomo tedesco Gustav Spörer e dall’inglese Richard Christopher Carrington, è spesso chiamata legge di Spörer. Nel 1904 un altro astronomo inglese, Edward Walter Maunder, costruì il primo “diagramma a farfalla”, una trama grafica di questa tendenza alla migrazione delle macchie solari.

Ciclo di 11 anni – Di solito!

La durata del ciclo delle macchie solari è, in media, di circa undici anni. Tuttavia, la lunghezza del ciclo varia. Tra il 1700 e oggi, il ciclo delle macchie solari (da un min solare al successivo min solare) è variato in lunghezza da un minimo di nove anni a un massimo di quattordici anni. Si noti, tuttavia, che dei 26 cicli solari durante quel periodo di tre secoli, 21 avevano una lunghezza compresa tra dieci e dodici anni.

Conseguire un conteggio preciso delle macchie solari non è così semplice come potrebbe sembrare. Alcune macchie sono molto più grandi di altre, alcune macchie solari si fondono parzialmente ai loro bordi, e molte macchie appaiono in gruppi. Nel 1848 un astronomo svizzero di nome Rudolf Wolf ideò un algoritmo per fare un conteggio coerente delle macchie solari che permette di confrontare i dati di diversi osservatori nel corso dei secoli. Il conteggio delle macchie solari derivato dalla formula di Wolf, ora noto come numero di macchie solari di Wolf, è in uso ancora oggi. Wolf ha usato i dati di astronomi precedenti per ricostruire il conteggio delle macchie solari a partire dal ciclo 1755-1766, che ha chiamato “ciclo 1”. Da allora, i cicli successivi sono stati numerati consecutivamente, quindi il ciclo iniziato con il minimo solare del 2008 è il ciclo 24.

Le macchie solari segnano le perturbazioni magnetiche

Il Sole è tipicamente molto attivo quando il conteggio delle macchie solari è alto. Le macchie solari sono indicatori di disturbi nel campo magnetico del Sole, che possono generare eventi solari energetici come eruzioni solari ed espulsioni di massa coronale. Poiché registrazioni ragionevolmente affidabili del conteggio delle macchie solari risalgono all’inizio del 1700, molto prima che si potessero osservare altre misure dell’attività solare, il conteggio delle macchie solari è un prezioso indicatore a lungo termine dell’attività solare. Il Sole emette più radiazioni del solito nelle porzioni X e ultraviolette dello spettro elettromagnetico durante il massimo solare, e questa energia extra altera significativamente gli strati più alti dell’atmosfera terrestre.

Il ciclo di 11 anni delle macchie solari è in realtà la metà di un più lungo ciclo di 22 anni di attività solare. Ogni volta che il numero delle macchie solari sale e scende, il campo magnetico del Sole associato alle macchie solari inverte la polarità; l’orientamento dei campi magnetici negli emisferi settentrionale e meridionale del Sole cambia. Così, in termini di campi magnetici, il ciclo solare è completo (con i campi di nuovo come erano all’inizio del ciclo) solo dopo due cicli di 11 anni di macchie solari. Questo ciclo solare è, in media, lungo circa 22 anni – il doppio della durata del ciclo delle macchie solari.

Alcuni scienziati credono che ci siano prove di altre variazioni di più lungo periodo nei cicli delle macchie solari e del sole. Altri scienziati sono scettici su tali affermazioni. La maggior parte degli scienziati pensa che abbiamo bisogno di più dati, che coprano periodi di tempo più lunghi, per risolvere definitivamente la questione. Oltre a questi cicli regolari, il Sole ha mostrato periodi di conteggi di macchie solari molto insoliti. In particolare, dal 1645 al 1715 circa ci sono state pochissime macchie solari – in alcuni anni non ne è stata osservata nessuna! Questo periodo, ora chiamato il Minimo di Maunder (dal nome di E.W. Maunder, che fece un importante lavoro pionieristico relativo a questo fenomeno), corrispondeva a un periodo estremamente freddo in Europa conosciuto come la Piccola Era Glaciale.