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Eruzione solare, raggi cosmici ed effetto forbush

In relazione al fenomeno del 06.09.2017

Come sappiamo, durante il suo normale ciclo di attività, il Sole disperde nello spazio gran parte del proprio plasma, il vento solare, responsabile inoltre delle suggestive aurore polari. Le particelle solari essendo cariche e in movimento posseggono anche un campo magnetico; il nostro pianeta è investito costantemente da questo vento solare e grazie al suo campo magnetico in concomitanza con quello globale del Sole ci protegge dai raggi cosmici galattici deviandone in parte il flusso.

In periodi di alta attività solare, a volte si può avere una diminuzione dei raggi cosmici improvvisa di oltre il 20% che può durare da qualche ora fino a qualche settimana, è l’effetto Forbush (Dal fisico americano Scott Forbush) generalmente prodotto da improvvise ondate di vento solare provocate da fenomeni di eruzioni solari SF o CME[1].

Attualmente il Sole sta progressivamente diminuendo la sua attività periodica (di circa 11 anni) e si sta avviando verso la fase di quiete in cui il minimo di attività dovrebbe essere centrato a cavallo del 2019. In questo periodo tipicamente aumentano i buchi coronali (attività elettromagnetiche simili alle macchie solari ma prodotte sulla corona del Sole anzichè sulla fotosfera) e di solito le eruzioni solari diminuiscono come frequenza, ma quelle rare possono essere molto intense, sono perciò possibili "colpi di coda" imprevedibili.

Eruzione solare del 6 settembre

Questo è proprio il caso dell'evento avvenuto il 6 settembre 2017; in realtà esiste un minimo di previsione prodotto da diverse agenzie spaziali preposte allo space weather, come il NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).

La loro previsione riportava infatti: Outlook For September 4-10 There is a chance for R1-R2 (Minor-Moderate) radio blackouts for 04-10 September due to potential significant flare activity from active sunspot Regions 2673 and 2674. (Data used to provide space weather services are contributed by NOAA, USAF, NASA, NSF, USGS)

Quello che è successo è stato qualcosa di molto più intenso, una sequenza di due solar flare classificati come intensità, rispettivamente in X2.2 e X9.3 (vedi box a fianco), quest'ultimo risulta essere in assoluto il più potente dell'ultimo ciclo solare. In seguito la regione attiva AR 2673 ha rilasciato anche un CME (Coronal Mass Ejection). La tempesta magnetica sulla Terra è stata classificata come G4 (su una scala da 1 a 5, vedi NOAA).

 

 

I raggi cosmici e l'effetto Forbush

A parte i problemi classici alle telecomunicazioni, tipici in questi casi, non sembrano essere stati segnalati altri gravi problemi. Dal punto di vista dei raggi cosmici, le eruzioni solari (solar flare) producono getti di protoni accelerati che possono raggiungere energie nell'ordine dei GeV, questi sono veri e propri raggi cosmici solari che si muovono quasi alla velocità della luce e raggiungono la Terra in poche decine di minuti producendo disturbi radio.

Mentre la massa di plasma prodotta dal CME è quello che provoca le tempeste magnetiche e tipicamente aumenta il campo magnetico interplanetario deviando i raggi cosmici galattici. I CME impiegano in media 36 ore per raggiungere la Terra. Questo CME in particolare non è stato dei più intensi visti nell'ultimo ciclo solare, tuttavia la sua direzione era ben allineata verso il nostro pianeta e questo è il parametro più importante per gli effetti sulla magnetosfera terrestre.

Le eruzioni solari e in particolare i CME producono una diminuzione dei raggi cosmici a terra (l'effetto Forbush), mentre producono un aumento di particelle ad alta quota e nello spazio, questo è uno dei pericoli maggiori per i satelliti artificiali, gli astronauti in orbita e i voli aerei.

La previsione che a terra i raggi cosmici diminuiscono è confermata dal Neutron Monitor Database (NMDB) si nota infatti che dopo quasi 48 ore dall'eruzione solare del 6 settembre, il flusso dei raggi cosmici diminuisce sensibilmente, in tutti i rivelatori della rete NMDB:

 

La rete di ADA

La cosa interressante -dal nostro punto di vista - è che si nota una leggera diminuzione dei raggi cosmici, anche in tutti i rivelatori AMD5 della rete di ADA in funzione durante questo periodo. Di seguito alcuni grafici ricavati dai dati dei rivelatori analizzati, la regressione semplice evidenzia la tendenza che è negativa (per tutti) nelle ultime 48 ore circa (7-8/09/2017 "time" in asse x):

 

— Postazione di Venegono Inferiore (VA)

 

— Postazione di Tradate (VA)

 

— Postazione di Cariati (CS)

 

 

— Postazione di Torino

 

— Postazione di Biella

 

— Postazione di S. Maria di Sala - Marghera (Venezia Mestre)

 

Per quantificare l'effetto Forbush ovvero la diminuzione totale dei raggi cosmici galattici e la sua durata sarà necessario analizzare i dati anche nei prossimi giorni, nel frattempo il Sole continua a essere in attività e le due grandi regioni attive potrebbero ripresentarsi tra una ventina di giorni circa.

 

 

Le aurore polari

Uno dei fenomeni fisici più suggestivi collegati all'attività solare è sicuramente quello delle aurore, in questi giorni alcune aurore boreali sono state visibili anche a latitudini relativamente basse. Gli effetti di questa tempesta solare si sono manifestati in una elevatissima intensità luminosa di questi fenomeni circumpolari; la loro luce è stata così alta tanto che in alcune città, lo spettacolo delle "luci del Nord" ha letteralmente bloccato il traffico automobilistico.

Una bella immagine del 09.09.2017 di Phil Halper da Tromso (Norvegia)

 

M.A.

[2]https://phys.org/news/2017-09-significant-solar-flares-imaged-nasa.html

 

 


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Astroparticelle.it compie 10 anni!

Era il 19 maggio 2010 quando per qualche misterioso impulso decisi di registrare il dominio "astroparticelle.it" dedicato allo studio sui raggi cosmici. Sono passati solo dieci anni, eppure nel frattempo sono cambiate moltissime cose; dieci anni fa le nozioni sulle particelle cosmiche erano confinate in qualche sintetico paragrafo di pochi libri di astronomia, oppure trattate in pubblicazioni specializzate. In dieci anni si può dire che a livello popolare e scolastico ora questa materia è sicuramente conosciuta. La spinta principale credo sia dovuta al centenario del 2012 che ha rilanciato questi temi a livello popolare e ha alimentato la scrittura di molti articoli e libri, tuttora credo siano quattro i libri in italiano reperibili sui raggi cosmici. Nel 2012 insieme alla spedizione VHANESSA in mongolfiera è stato inaugurato il primo "International Cosmic Day" e nel 2013 è nato il nostro progetto ADA, così questa disciplina scientifica non poteva non dilagare anche in ambito scolastico.


La homepage così come appariva nel 2010.

In questa decade sono stati fatti anche grandi passi in campo tecnologico, basti pensare alle tomografie a muoni, al rilevamento dei raggi cosmici tramite le onde radio o all'utilizzo degli isotopi cosmogenici nel campo della datazione di elementi ed eventi geologici e molto altro. Credo che un piccolo merito sulla divulgazione della fisica dei raggi cosmici sia da attribuire a questo portale, a tutte le persone che vi hanno collaborato e che hanno saputo intuire le potenzialità di questa materia incredibilmente multidisciplinare. Sono davvero molti quelli che hanno contribuito al sito astroparticelle, ai suoi esperimenti e al progetto ADA, persone anzi direi scienziati che dovrei ringraziare uno ad uno, ma che evito di elencare solo per il terrore di dimenticare qualcuno (ma presto ci dovrò provare). Attualmente sono oltre trentotto gli studiosi coinvolti nel progetto ADA e più di cento gli iscritti che ricevono la newsletter annuale.

Per celebrare i dieci anni erano in progetto alcune novità, la situazione COVID-19 ha ovviamente bloccato anche questo, ma il 2020 non è ancora finito e vedremo se nei prossimi mesi sarà possibile recuperare qualcosa...

M.A.


Conferenza streaming online 25.05.2020 ore 21.00

Il ruolo dei raggi cosmici nello studio di pianeti e meteoriti
Rel. Marco Arcani

Particelle subatomiche generate dalle stelle si diffondono nello spazio, sono chiamate astro-particelle o raggi cosmici. La fisica dei raggi cosmici è una scienza multidisciplinare che negli ultimi decenni ha visto una rapida evoluzione in molti dei suoi settori, come quello della datazione degli elementi. Le raffinate analisi di laboratorio abbinate ai modelli di intelligenza artificiale permettono oggi di ottenere risultati molto più precisi rispetto a qualche decina di anni fa. I raggi cosmici come proiettili bombardano perennemente l’atmosfera e modificano gli elementi chimici che incontrano in aria e al suolo. Il carbonio radioattivo o C-14 è l’isotopo più noto creato dalle particelle cosmiche, con questo elemento si possono datare i reperti organici, cioè quelli “viventi” come tessuti naturali, opere in  legno ed esseri del regno animale. Esistono tanti altri elementi prodotti dai raggi cosmici che permettono oggi di datare le rocce e gli eventi geologici e climatici nel passato. Ma c’è molto di più, coi neutroni cosmici possiamo sapere se il suolo dei pianeti che studiamo contiene l’essenza della vita, ovvero l’acqua. Le meteoriti invece ci raccontano la storia del sistema solare attraverso la scrittura delle particelle cosmiche incise nella loro intima natura. La radiazione cosmica che può essere letale per le forme di vita, mostra anche la sua faccia opposta andando a seminare elementi utili alla creazione di un’atmosfera e un ambiente adatto per la formazione di vita primordiale a base di carbonio. Questo è quello che si osserva nelle atmosfere di pianetini del sistema solare come Titano (il satellite maggiore di Saturno) e nei pianeti extrasolari simili alla Terra.





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26.09.2013 - Un viaggio scientifico tra i raggi cosmici raccontato attraverso la storia, le invenzioni i rivelatori e gli osservatori; senza trascurare gli effetti che essi producono coinvolgendo numerose discipline scientifiche tra cui astrofisica, geofisica e paleontologia.

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