Monitoraggio solare

L'inversione dei Campi Polari del Ciclo Solare 24

Le variazioni del campo magnetico polare del Sole si manifestano durante la fase di massimo di ciascun ciclo, attraverso la grande inversione di campo poloidale (La durata di un ciclo magnetico completo, cioè il tempo che impiega il campo poloidale a fare un giro completo del meridiano solare, è di circa 22 anni, corrispondenti a due cicli di macchie).

La causa apparente è il flusso di decomposizione nelle regioni attive (ARS), che migra verso i poli a causa del flusso meridionale in diffusione. Il flusso netto a lungo termine ha la stessa polarità delle macchie solari finali, e annulla il campo polare del vecchio ciclo.

In questo studio i ricercatori hanno utilizzato le osservazioni della HMI line-of-sight (la forza magnetica solare, figura 3 sopra) per caratterizzare questo processo di inversione del ciclo 24. Hanno calcolato la media del campo radiale in vari contenitori di latitudine per ogni magnetogramma, assumendo che tutti i vettori del campo sono radiali, ed eseguito una media mobile di un'area ponderata per stimare la media solare. I dati ad alta cadenza consentono una profondità media (oltre 3.000 magnetogrammi per ogni misura), che riduce significativamente l'incertezza statistica.

Fig. 1 sopra: Inversione di campo magnetico: (A) numero di macchie solari emisferiche dal SIDC; (B) Media dei campi polari al di sopra dei 60° di latitudine, dove le linee verticali tratteggiate indicano i tempi di inversione; (C) Schema magnetico a farfalla costruito dalla media dei magnetogrammi zonali. I Contorni mostrano l'inversione di polarità; le loro intersezioni con linee orizzontali tratteggiate indicano le inversioni a ± 60° (simboli a stella). Le inversioni multiple hanno avuto luogo nel Nord. N1-N6 e S1-S5 segnano il flusso individuale dei picchi.

L'attività magnetica, caratterizzata dal numero delle macchie solari (SSN), è bassa e nord-sud asimmetrica (Fig. 1a). Il massimo emisferico delle SSN è circa il 60% del ciclo 23; Il nord ha raggiunto un picco di quasi due anni prima rispetto al sud. I campi polari sono ugualmente asimmetrici (Fig. 1b). Il nord e il sud sono invertiti a novembre 2012 e marzo 2014, a circa 16 mesi di distanza. L'asimmetria è chiaramente legata alla asimmetrica del flusso dei "Picchi" verso i poli, che contengono un flusso AR (Gruppo di macchie solari) residuo (Fig. 1c). I Picchi individuali possono avere entrambe le polarità; hanno dimostrato che il segno è dettato dalla modifica dell'angolo di inclinazione dei ARs.

I ricercatori hanno trovato una curiosa anti-correlazione tra il campo medio di questi picchi e la velocità del flusso meridionale in prossimità della superficie alle medie latitudini, come desumibile dalla distanza temporale eliosismologica (Fig. 2a). Cioè, il flusso verso i poli è generalmente più lento quando il campo ha l'impennata finale di polarità delle macchie solari. Hanno dimostrato che questo interessante segno di dipendenza può essere spiegato nel trasporto del flusso di superficie (SFT), se evochiamo l'osservazione di campo dipendente dal flusso convergente verso le AR (Fig. 2b ), così come da legge di Joy. Incorporando tali dati, il profilo di flusso meridionale bidimensionale basato sull'osservazione può migliorare la modellllistica SFT della grandezza del ciclo.

Fig. 2 Sopra: flusso Meridionale e il campo magnetico. (A) Diagramma di dispersione del campo medio dei picchi (o impulsi) [Br], e la velocità meridionale residua eliosismologica (δuy). Un profilo medio quadriennale è sottratto per ottenere δuy; il flusso verso nord è positivo. Ogni simbolo rappresenta una Rotazione di Carrington (CR: I punti rossi del grafici a questo link indicano la polarità negativa del campo, il polo Sud, il blu rappresenta la polarità positiva del polo Nord. La direzione del campo magnetico, misurato sulla superficie del sole in prossimità dei poli, si inverte con la stessa periodicità dei cicli undecennali, e i minimi dei cicli coincidono con il momento della inversione della polarità) medio. Giallo e ciano rappresentano nord e sud rispettivamente; (B) modello di Afflusso del gruppo di macchie solari AR 11106 dopo aver rimosso il flusso CR-medio. La velocità massima di flusso è ~ 30 m s-1. Lo sfondo mostra il campo magnetico saturo a ± 200 G.

Siamo ormai vicini ai 6 anni da quando il ciclo solare 24 (SC24) ha iniziato la graduale salita verso il suo massimo. Nel corso dell'ultimo anno, l'attività solare è stata per lo più elevata, con diversi brillamenti X-classe e grandi gruppi di macchie solari. Come l'attività delle macchie solari varia di mese in mese, il numero di macchie solari mensili vengono smussate per avere un'idea dell'evoluzione globale. Sembra quindi, in attesa della formula di perequazione utilizzata che abbiamo cercato di inizializzare in questo articolo, che il massimo di questo ciclo solare si sia verificato durante i mesi all'inizio della primavera del 2014 (curva rossa nel grafico sotto).

Però, come spiegato sopra, i dati del Solar Observatory Wilcox suggeriscono che l'inversione corrente è più lenta degli ultimi tre cicli. La ricostruzione del nuovo ciclo di campo magnetico è stata molto lenta. Il nord ha mostrato molteplici cambiamenti di segno nei pressi dei 60 ° di latitudine (Fig 1c.); il campo polare settentrionale é restato vicino a zero anche due anni dopo l'inversione (Fig. 1b). Poiché il massimo dei campi magnetici polari del sole è un buon indicatore della grandezza del ciclo solare successivo, il ciclo 25 potrebbe essere molto debole, se la tendenza continua.

Non succede molto spesso che, in un solo mese, il Sole produca più di 3 brillamenti solari X-classe. Infatti, da quando le misurazioni sono iniziate, nel 1976, ci sono stati solo 71 mesi con una tale produzione, come si può vedere dai dischi gialli e rossi sovrapposti sul numero di macchie solari lisciate nel grafico soprastante. Sette di questi si sono verificati durante la SC24 in corso, con l'ultimo nel mese di ottobre, a causa della famosa attività di flaring dal gruppo NOAA 2192 (6 flares X-classe).

Tuttavia, come si può vedere dal grafico sopra, nessun mese con 10 o più brillamenti X-classe (punti rossi) si è verificato finora in questa ciclo solare. I punti rossi nel grafico sottostante mostrano che il SC21 aveva 3 mesi, due il SC22, e solo uno nel SC23. Quindi, nessun allarme forte eruzione solare diretta verso la terra, almeno dai dati in possesso.

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