Particelle solari

Le particelle solari compongono il vento solare e sono principalmente protoni ed elettroni di bassa energia emessi dagli strati più esterni del sole (la cromosfera) con velocità intorno ai 400 km/s che equivalgono ad energie dell’ordine del KeV. Questa condizione si chiama sole quieto. Il vento solare proviene direttamente dalla corona solare, che è uno strato di gas ionizzato (plasma) con temperatura dell’ordine di 10 milioni di gradi. Negli anni ‘50 si capì che la gravità solare non era sufficiente a mantenere questo plasma legato al sole e che quindi doveva essere in continua espansione supersonica e pervadere l’intero sistema solare.

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Corona solare osservata durante un’eclissi (26 Febbraio 1998, Guadeloupe, Christian Viladrich, SAF http://www2.saf-lastronomie.com/accueil.html). La forma irregolare della corona è data dai campi magnetici solari che strutturano il plasma solare.

La traiettoria delle particelle solari è influenzata dalla rotazione del sole. Analogamente ad un annaffiatoio rotante, la traiettoria segue una spirale di Archimede o di Parker dal nome del suo scopritore. E’ interessante notare che le linee del campo magnetico sono allineate con queste traiettorie e quindi seguono anche loro la spirale. Come si vede in figura, le linee di campo magnetico connettono la Terra con un punto  sulla superficie solare sulla destra.

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Le particelle solari di norma non costituiscono un grande pericolo, ma occasionalmente eventi associati con brillamenti solari o emissioni di massa coronale (CME) possono causare un aumento improvviso di flusso con possibili pericoli per la salute degli astronauti. Questi eventi sono chiamati genericamente SPE (Solar Particle Events) e le particelle hanno energie dell’ordine del MeV (di solito inferiore ai 100 MeV).

I brillamenti solari producono un rilascio esplosivo di energia sotto forma di radiazione elettromagnetica e di particelle cariche originate dalle macchie solari. In particolare l’emissione elettromagnetica aumenta nell’estremo ultravioletto (EUV), nei raggi X e nelle onde radio. Ma anche nella regione dei raggi gamma, dove il Sole di solito non è attivo.

Flare

Immagine animata di un brillamento solare (cliccare per l’animazione)

Le CME sono le più spettacolari manifestazioni di attività solare eruttiva. La serie di istantanee riportate sotto è stata presa dal coronografo LASCO a bordo del Solar and Heliospheric Observatory spacecraft (SoHO; ESA/NASA). In un coronografo il disco luminoso visibile del Sole è occultato, rendendo visibile la debole corona come durante un eclissi di Sole.

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La prima istantanea mostra la corona prima dell’evento di emissione di massa. La struttura emergente in basso a destra sopra il disco occultante è chiamata streamer, forma che è famigliare nelle foto di eclissi. Nell’istantanea successiva, si vede il gas come spinto nell’alta corona con le linee di campo magnetico confinate. Esso infine lascia il Sole e si propaga attraverso l’eliosfera. Qui il gas rende visibili le strutture di campo magnetico. Infatti, non è il gas che viene espulso principalmente, ma la struttura di campo magnetico coronale. Il campo magnetico coronale porta il gas con se. Da notare che il sole è il cerchietto bianco al centro della figura.CME

Immagine animata di una CME solare (cliccare per l’animazione)

Il ciclo solare

La frequenza di questi eventi spettacolari è correlata con l’attività solare che segue un ciclo di 11 anni. L’attività solare a sua volta viene misurata in base al numero di macchie solari presenti sulla superficie che aumentano durante i periodi di massima attività solare e diminuiscono fino a sparire durante i periodi di minimo. Le macchie solari sono zone di intenso campo magnetico (0.3 T contro i 10-4 T sul resto della superficie).

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Nel grafico è riportato il numero di Wolf (legato al numero di macchie solari) in funzione del flusso di particelle misurate durante gli eventi solari. Si nota la forte correlazione tra le macchie solari e gli eventi solari.

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L’attività solare inoltre modula il flusso dei raggi cosmici galattici. Come si vede nella figura il flusso di raggi cosmici (in blu) è anticorrelato con il numero di macchie solari (in giallo).

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Proprio recentemente il sole ha mostrato di star uscendo da un periodo di minima attività di lunghezza anomala emettendo il 13 Febbraio la più intensa flare dal dicembre 2006.

Per approfondire:

http://www.universetoday.com/83284/sun-unleashes-biggest-flare-of-the-cycle/

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16 risposte a Particelle solari

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  2. Rudy ha detto:

    Molto interessante questa spiegazione dell’attività del sole!

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  12. iv3vjhamateurradiostation ha detto:

    Reblogged this on IV3VJH AMATEUR RADIO STATION and commented:
    Negli anni trenta, gli scienziati avevano determinato che la temperatura della corona solare doveva essere di un milione di gradi Celsius a causa della maniera in cui risaltava nello spazio (quando vista durante un’eclissi totale). Studi eseguiti con lo spettroscopio confermarono questo livello di temperatura. A metà degli anni cinquanta il matematico britannico Sydney Chapman calcolò le proprietà che doveva avere un gas a quella temperatura e determinò che era un conduttore di calore tale che doveva estendersi grandemente nello spazio, ben oltre l’orbita della Terra. Sempre negli anni ’50 lo scienziato tedesco Ludwig Biermann studiò le comete e il fatto che la loro coda puntava sempre in direzione opposta al Sole. Biermann postulò che questo avveniva perché il Sole emetteva un flusso costante di particelle che spingevano lontano alcune particelle ghiacciate della cometa, formandone la coda.

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