Una settimana di ordinaria follia…Solare!

L’attività solare sta aumentando. Brillamenti più intensi potrebbero diventare più frequenti e causare danni alle comunicazioni e ai sistemi di posizionamento. Un team di esperti INGV controlla da vicino l’evoluzione e gli effetti offrendo ogni settimana informazioni sulla meteorologia spaziale
di Igino Coco
Tratto da INGVAMBIENTE

Il ciclo solare attuale, il ciclo 25, è in prossimità del suo massimo. Questo vuol dire che l’attività del Sole è particolarmente elevata e ne abbiamo avuto la prova in queste ultime settimane, durante le quali i “meteorologi spaziali” non si sono certo annoiati!

Come misuriamo l’attività del Sole?

Si legge spesso su giornali e su siti più o meno specializzati, che l’attività del Sole sta aumentando, sta raggiungendo il massimo, oppure che l’attività è alta, media, bassa…. ma rispetto a cosa e come si misura l’attività solare?

Al di là dei complicati fenomeni che avvengono all’interno del Sole, già all’inizio del ‘900 fu dimostrato che esiste uno stretto legame tra il campo magnetico del Sole e il suo livello di attività. La manifestazione più evidente della presenza di campi magnetici è costituita dalle macchie solari, regioni sulla superficie del Sole che appaiono più scure rispetto alle aree circostanti. Questo avviene a causa della loro temperatura minore: in queste regioni si sviluppano campi magnetici così intensi da impedire la risalita in superficie della materia più calda che si trova più in profondità.

Oggi sappiamo inoltre che questa attività è ciclica, presenta cioè un andamento che si ripete nel tempo circa ogni 11 anni: all’inizio del ciclo l’attività è bassa (basso numero di macchie solari), raggiunge un massimo (con un numero alto di macchie solari) per poi diminuire e tornare al minimo (con un numero di macchie che diminuisce fino quasi a scomparire totalmente dalla superficie solare).

In che situazione ci troviamo oggi?

Attualmente ci troviamo nel ciclo solare 25. La numerazione identifica il ciclo da quando abbiamo cominciato ad esserne consapevoli, ossia a partire dal 1755.

Il ciclo in corso è iniziato nel 2019 e terminerà, plausibilmente, intorno al 2030. Siamo circa a metà, in prossimità dunque del massimo dell’attività per questo decennio. In queste situazioni, sul disco solare sono visibili molte macchie, testimonianza di alta attività. Nell’immagine seguente è presentata la situazione del Sole a metà marzo 2024, quando erano ben visibili almeno sette gruppi di macchie. Tra questi uno, identificato come 3615, è risultato particolarmente attivo (regione cerchiata in rosso). Dove sono presenti gruppi di macchie si formano degli “anelli” magnetici in grado di accumulare energia che può essere eventualmente rilasciata sotto forma di esplosioni di radiazione, chiamati “brillamenti” (Solar Flares).

Dal gruppo di macchie 3615 sono partiti decine di brillamenti di notevole intensità. In particolare quattro di questi hanno superato la soglia di rischio per l’assorbimento dei raggi X nell’atmosfera (scala fissata dal National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) statunitense). Infatti, i flussi di raggi X associati ai brillamenti raggiungono la Terra in pochi minuti dando spesso luogo a forti ionizzazioni nello strato più alto dell’atmosfera, la ionosfera. L’arrivo dei raggi X sulla ionosfera provoca un aumento della densità di elettroni rispetto allo stato non perturbato.

Perché ci dovremmo preoccupare di questo eccesso di elettroni?

Perché esso nuoce alle trasmissioni radio nella particolare banda di frequenze che viene utilizzata, soprattutto nella navigazione marittima e aerea per comunicare su lunghe distanze. Inoltre una densità di elettroni molto elevata nella ionosfera può degradare i segnali che provengono dai satelliti GNSS e influenzare la precisione nel posizionamento restituito dai ricevitori  e dagli apparati che utilizzano il sistema GPS.

I brillamenti simpatici

Per capire l’impatto che può avere un brillamento solare sul sistema Terra prendiamo come esempio uno dei brillamenti osservati il 23 marzo 2024. Questo è stato un brillamento particolarmente intenso, classificato come classe X, la più intensa nella scala delle classificazioni dei brillamenti solari. La classificazione prevede cinque classi di potenza (in ordine crescente di potenza esse sono A, B, C, M e X, ed ogni classe è dieci volte più potente di quella precedente).

Il brillamento di marzo ha presentato una interessante particolarità: era costituito in realtà da due brillamenti pressoché simultanei, verificatisi “in tandem” in due diverse regioni attive. Tali fenomeni prendono il nome di “brillamenti simpatici” (Sympathetic solar flares), dall’etimologia greca del termine: syn (con) + pathos (passione, sentire). In sostanza vuol significare che le due regioni sono in risonanza tra loro e partecipano dello stesso fenomeno fisico.

Il brillamento simpatico ha prodotto una accelerazione di particelle molto energetiche (Solar Particle Event, o SPE) e potenzialmente pericolose poiché sono in grado di causare danni alle strumentazioni a bordo dei satelliti, penetrare nella ionosfera soprattutto nelle regioni polari, aumentando il rischio di assorbimento di radiazioni per gli equipaggi degli aerei e provocando, ancora una volta, assorbimenti delle onde radio.

Inoltre, con il brillamento, è stata emessa  una bolla di particelle cariche più veloci del vento solare nel quale si propagano che ha raggiunto la Terra dopo poco più di 24 ore e ha causato una tempesta geomagnetica di grado intenso.

Cosa abbiamo osservato da terra?

In caso di tempesta magnetica la maggiore attività viene registrata nelle aree polari. Qui la manifestazione più diretta è rappresentata dall’innesco di fenomeni di grande impatto visivo come le aurore polari. Nel caso in cui si verifichi una serie di condizioni fisiche, le aurore si possono osservare anche a latitudini più basse. In concomitanza di alcuni eventi nel passato particolarmente intensi le aurore sono state osservate anche alle nostre latitudini, come ad esempio nel caso delle tempeste del 1582, 1859, 1872, 1938, 1939, 1941.

Nell’attuale ciclo, benché ancora non abbiamo assistito a tempeste globali intense come quelle del passato,  vari eventi hanno avuto impatti non trascurabili. Nel caso preso ad esempio del marzo 2024, quando la CME è arrivata nei pressi della Terra, ha causato una intensa tempesta geomagnetica osservata nei giorni 24 e 25 marzo. E’ stata questa una delle più intense dell’attuale ciclo solare. Non solo. Anche i brillamenti dei giorni precedenti sono stati accompagnati da CME che, a loro volta, hanno provocato tempeste magnetiche, anche se di minore intensità.

I punti di osservazione INGV

La serie di tempeste è stata osservata e registrata anche dagli osservatori geomagnetici situati lungo la penisola italiana e designati al monitoraggio magnetico del nostro Paese.

Nell’immagine seguente vi proponiamo la registrazione effettuata dall’osservatorio di Castello Tesino, in provincia di Trento. I valori alterati del campo magnetico terrestre sono racchiusi nelle bande colorate e variano fino a 250 nT (nanoTesla), un valore molto elevato per località a medie latitudini, ove si colloca il nostro paese, laddove la variazione media che si osserva in momenti di quiete è solo di qualche decina di nT.

L’INGV, oltre ad eseguire il monitoraggio del campo magnetico terrestre mediante gli osservatori magnetici, esegue anche il monitoraggio della ionosfera sulla nostra penisola, valutandone la variazione di densità elettronica. Alla fine di marzo 2024 la rete di strumenti dedicata a questo tipo di monitoraggio (ricevitori GNSS) ha registrato notevoli oscillazioni nel contenuto di elettroni, rispetto ai valori medi di riferimento, ossia quelli dei periodi di quiete. Questo fenomeno prende il nome di tempesta ionosferica positiva o negativa, a seconda che i valori siano superiori o inferiori alla media (vedi figura sotto). Questi eventi possono dare problemi al posizionamento a terra, basato sui segnali satellitari GNSS e alle comunicazioni radio in banda HF.

In conclusione, anche se questa volta la catena di eventi sopra descritta non ha provocato effetti drammatici alle nostre latitudini, non dobbiamo mollare la presa sul monitoraggio del Sole, della ionosfera e del campo magnetico terrestre. In caso di tempeste magnetiche particolarmente intense, nella ionosfera si possono instaurare correnti elettriche che si trasmettono fino a terra (Correnti Geomagnetiche Indotte, o GIC) e si possono insinuare nelle linee elettriche di alta tensione causando improvvisi sovraccarichi nei trasformatori delle cabine di snodo. Nel 1989 proprio un effetto di questo genere ha quasi messo in ginocchio la regione del Quebec, in Canada, causando un esteso blackout.

Il gruppo di monitoraggio di Space Weather INGV

L’INGV ha costituito un gruppo di monitoraggio della meteorologia spaziale, che ha come scopo quello di tenere sott’occhio l’attività solare e le sue ripercussioni sul nostro pianeta, utilizzando i dati prodotti dall’INGV ma anche alcuni parametri forniti da altre istituzioni internazionali. Il frutto di questo lavoro viene pubblicato settimanalmente in bollettini, documenti tecnici che raccontano minuziosamente tutta l’attività registrata durante la settimana, corredata di grafici e mappe. Lo scopo è quello di offrire uno strumento utile ed attendibile per chi è interessato all’argomento e vuole basarsi su una  corretta informazione  degli eventi che riguardano l’attività solare e l’impatto che questa può avere sulla tecnologia e sulla nostra salute.

Il Sole continua ad essere molto attivo, e ci possiamo aspettare altre settimane un po’ “agitate” nel prossimo futuro: ciò rientra nella normalità delle condizioni di attività che il Sole sta attraversando in questo momento. Insomma, parafrasando il titolo di un famoso film: “Una settimana di ordinaria follia…Solare!”