Macchie solari

Al tempo in cui Gauss studiava il campo magnetico della Terra, altrove in Germania un serio astronomo dilettante di nome Heinrich Schwabe, farmacista di professione,era alla ricerca di un nuovo pianeta sconosciuto.

Quel pianeta, provvisoriamente chiamato "Vulcano“, era atteso all'interno dell'orbita di Mercurio, così vicino al Sole che la sua presenza diventava evidente solo quando esso passava tra noi e il Sole, una macchia scura che avanzava lungo il disco solare.

Comunque, anche il Sole aveva sue proprie "macchie" scure e per tenerle distinte dal nuovo pianeta, Schwabe tenne traccia anche di esse.

Vulcano non esiste, non è stato mai osservato durante le eclissi totali. Comunque, dopo un decennio e più di diligenti osservazioni, Schwabe scoprì qualcosa che era sfuggito a tutti gli astronomi dei due secoli precedenti, dal momento che le macchie solari erano state notate prima da Galileo e da Christopher Scheiner.

Egli trovò che il numero delle macchie solari cresceva e decresceva in un ciclo pressocché regolare, che durava circa 11 anni. In modo interessante subito risultò che le grandi "tempeste magnetiche" in cui il campo magnetico era disturbato (di solito più dell'1%) ,sembravano verificarsi più frequentemente negli anni in cui c'erano più macchie solari.

Galileo aveva ipotizzato che esse fossero nuvole fluttuanti nell'atmosfera del Sole, che oscuravano una parte delle sua luce. La loro vera natura emerse nel 1908 quando George Elery Hale, leader degli astronomi degli USA, dimostrò che esse erano fortemente magnetiche.

Il loro campo magnetico era intenso come quello di un piccolo magnete di ferro, circa 3000 volte più intenso del campo vicino alla superficie della Terra, sebbene quei campi spesso si estendessero su aree maggiori dell'intera superficie della Terra.

In apparenza il campo magnetico rallentava in qualche modo il flusso di calore dall'interno del Sole facendo in modo che le macchie fossero leggermente più scure del resto del Sole. La prova del magnetismo delle macchie era nella loro luce emessa.

I gas incandescenti emettono luce in lunghezze d'onda precisamente definite (cioè colori), un differente insieme per ogni sostanza.
Nel 1897, comunque,Pieter Zeeman trovò che quando tale luce era emessa dalla regione di un forte campo magnetico, l'emissione si scindeva in lunghezze d'onda leggermente diverse, con una separazione che decresceva con l'intensità del campo. I colori della luce emessa dalle macchie era suddivisa proprio in questo modo.

Il metodo fu poi messo alla prova da Babcock ed altri, permettendo agli astronomi di osservare non solo il campo magnetico delle macchie solari ma anche i deboli campi vicini ai poli del Sole. Risultò che il Sole ha un campo polare in qualche modo simile a quello della Terra, ma esso inverte le sue polarità durante ogni ciclo di 11 anni.

Le macchie solari ci hanno anche guidato ad una migliore comprensione del campo magnetico della Terra.

La superficie del Sole consiste di gas ionizzato ("plasma"), caldo abbastanza da condurre l'elettricità. I campi associati alle macchie erano evidentemente prodotti da correnti elettriche, ed era ben noto che tali correnti potevano essere generate da un"processo a dinamo", cioè dal moto di un conduttore elettrico (ad esempio il flusso del plasma solare) attraverso un campo magnetico.

Nel 1919 Sir Joseph Larmor propose che i campi erano dovuti a tali correnti da dinamo.Egli suggerì che esistesse una catena chiusa di eventi causa-effetto, in cui il campo creato da tali correnti fosse anche il campo che le rendeva possibili, il campo in cui il moto del plasma generasse le correnti richieste.

Molte caratteristiche delle macchie solari rimangono un mistero, ma l'idea di Larmor aprì un'era di nuova comprensione dei processi magnetici nel nucleo della Terra.

Il minimo di Mounder

Nel 1610, poco dopo aver osservato il sole con il suo nuovo telescopio, Galileo Galilei rilevò le prime osservazioni europee delle macchie solari.. Osservazioni quotidiane furono iniziate all’Osservatorio di Zurigo nel 1749 e con la cooperazione di altri osservatori si iniziarono osservazioni continue a partire dal 1849.
Le medie mensili (aggiornate regolarmente) del numero delle
macchie solari dimostrano che il numero delle macchie visibili
sulla superficie del Sole aumenta e diminuisce in un ciclo di circa 11 anni.

Le prime registrazioni delle macchie solari indicano che il Sole attraversò un periodo di inattività verso la fine del 17° secolo. Pochissime macchie vennero osservate sul Sole da circa il 1645 al 1715

Nonostante che le osservazioni non fossero così diffuse e regolari come negli ultimi anni , il Sole fu osservato bene durante questo periodo e la mancanza di macchie è ben documentata.
Questo tempo di inattività solare corrisponde anche ad un periodo climatico detto la “piccola Glaciazione” durante il quale fiumi che normalmente erano liberi dal ghiaccio congelarono e campi di neve rimasero per anni interi alle altitudini più basse.
Ci sono prove che il Sole abbia avuto simili periodi di inattività anche nel passato più lontano.
La connessione tra l’attività solare ed il clima terrestre è un’area di ricerca in fase di sviluppo.

Sebbene le macchie solari producano solo effetti minori sulle emissioni solari, l’attività magnetica che le accompagna può produrre drammatici cambiamenti nei livelli di emissione dei raggi ultravioletti e raggi x.
Queste variazioni del ciclo solare hanno importanti conseguenze sulla parte superiore dell’atmosfera terrestre.