Meteoscienze

I più forti fattori responsabili dell’intensità del vento solare sono le eruzioni solari che generano le più alte velocità del vento solare e le onde d’urto che comprimono e intensificano i campi magnetici nel vento solare. La Fig.1 tratta da Egorova et al. (2000) mostra gli effetti delle eruzioni solari sulla temperatura e sulla pressione atmosferica. Dal 1981 al 1991 Egorova, Vovk, e Troshichev hanno osservato la temperatura superficiale (pannello in basso) e la pressione atmosferica a 10 Km di altitudine (pannello in alto) nella stazione antartica di Vostok. I piccoli cerchi non colorati (molto poco visibili nel grafico n.d.r.) indicano le osservazioni rilevate giornalmente durante la stagione invernale. La linea continua descrive la media dei dieci inverni. I cerchi grandi (neri n.d.r.) indicano gli eventi Forbush. Queste sono acute diminuzioni nell’intensità dei raggi cosmici galattici causati dai brillamenti, ogni evento rivela effetti molto forti sul clima terrestre. Come può essere visto dalla figura 1, dopo gli eventi Forbush la temperatura superficiale si alzava al di sopra della media, spesso raggiungendo livelli intorno ai 20°C, mentre la pressione atmosferica è stata solo in 8 casi su 52 al di sopra del normale. Questi 52 esperimenti eseguiti da Nature e osservati dall’uomo mostrano una chiara correlazione fra le eruzioni solari e un forte aumento della temperatura, senza menzionare la forte diminuzione della pressione atmosferica. Sarebbe un esercizio superfluo valutare il significato statistico di questi risultati.

Fig.1 Osservazioni della temperatura superficiale (grafico in basso) e pressione atmosferica a 10 Km di altitudine (grafico in alto) nella stazione antartica russa di Vostok dal 1981 al 1991 (tratto da Egorova et al., 2000). I cerchietti vuoti indicano le osservazioni giornaliere durante la stagione invernale. La linea continua nera indica la temperatura media dei dieci inverni. I cerchi in grassetto nero indicano tutti gli eventi Forbush occorsi nell'intervallo considerato. Questi sono acute diminuzioni dell'intensità dei raggi cosmici causati dalle eruzioni energetiche solari. Le temperature sono quasi sempre sopra la media dopo gli eventi Forbush, spesso raggiungendo temperature vicine ai 20°C, mentre la pressione atmosferica è stat solo 8 volte su 52 al di sopra della media. L'impatto delle eruzioni solari sulla temperatura e sulla pressione atmosferica in prossimità della tropopausa appare evidente. Un'analisi sul significato statistico della relazione sarebbe superfluo.

C’è una forte evidenza che l’attività eruttiva solare ha un forte effetto anche nei tropici. La Fig.2 tratta da Neff et al. (2001) mostra una forte correlazione fra le eruzioni solari, attraverso il vento solare, e la circolazione tropicale e la relativa piovosità. Il profilo nero rappresenta le variazioni dell’isotopo dell’ossigeno (¹⁸O) in una antica stalagmite dell’Oman. I dati archiviati dell’¹⁸O, coprono più di tre mila anni (da 9600 a 6100 anni prima di oggi), e ci servono come traccia dei cambiamenti di circolazione e delle piogge monsoniche nella zona tropicale (l’ isotopo dell’ ossigeno ¹⁸O è più pesante rispetto all’ ¹⁶O per cui evapora più difficilmente, dunque campioni ricchi di ¹⁸O indicano periodi di costituzione del campione siccitosi al contrario poveri contenuti di ¹⁸O indicano periodi di costituzione del campione piovosi, in questo caso la relazione fra bassa attività solare -alto valore dell’isotopo del carbonio ¹⁴C- e periodi siccitosi nelle zone tropicali, pare evidente n.d.r.) . Il profilo del ¹⁴C in chiaro mostra le deviazioni dell'isotopo del carbonio derivate dall’analisi dei dati relativi agli anelli di accrescimento di antichi alberi. Il livello della produzione dell'isotopo dipende nell’atmosfera dal cambiamento di intensità dei raggi cosmici. A causa della relazione inversa dei raggi cosmici con l’attività solare- forte vento solare produce un forte scudo magnetico contro i raggi cosmici mentre un fiacco vento solare produce uno scudo che riflette meno raggi cosmici- i dati archiviati della quantità di isotopo ¹⁴C possono essere usati  come traccia dell’ attività solare. Molti scienziati pensano che questi dati siano correlati alla attività delle macchie solari e le facole legate ai relativamente deboli cambiamenti dell’irradianza. In realtà, i dati del radiocarbonio sono una testimonianza della attività eruttiva del sole trasportata dal vento solare. Le eruzioni energetiche solari non si ammassano in prossimità del massimo numero di macchie solari. In molti cicli essi evitano la fase di massimo e possono anche avvenire alla fine della fase di minimo del numero di macchie solari. L’immagine in alto copre l’intero intervallo considerato, mentre l’immagine sottostante mostra la pressoché perfetta sincronicità fra l’attività eruttiva solare e la circolazione tropicale nel dettaglio.

Fig.2 Evidente correlazione fra le eruzioni solari, con effetti sul vento solare, e la circolazione e piovosità tropicale (tratto da Neff et al.,2001). Il profilo nero indica la variazione dell'isotopo dell'ossigeno (¹⁸O) in una antica stalagmite prelevata in Oman i quali dati sono utilizzati come traccia dei cambiamenti della circolazione generale e della piovosità monsonica. La parte chiara del grafico indicante il profilo del ¹⁴C mostra le variazioni dell'isotopo derivate dall'osservazione degli anelli di crescita di antichi tronchi d'albero. Il livello di presenza dell'isotopo del carbonio dipende dall'intnsità dei raggi cosmici. A causa della relazione inversa fra la presenza dell'isotopo e l'attività solare i dati della presenza dell'isotopo ¹⁴C servono da traccia per capire la frequenza e la forza dell' attività solare. Il grafico in alto copre un lasso di tempo superiore ai 3000 anni, mentre il grafico in basso evidenzia la quasi perfetta sincronicità fra l'attività solare e la circolazione  generale e la piovosità tropicale nel dettaglio.