Il moderno Grande Minimo Solare porterà al raffreddamento terrestre

In questo editoriale dimostrerò con l’attività solare proxy-campo magnetico appena scoperto che il Sole è entrato nel moderno Grande Minimo Solare (2020-2053) che porterà ad una significativa riduzione del campo magnetico solare e dell’attività come durante il minimo di Maunder portando ad una notevole riduzione della temperatura terrestre.

Il Sole è la principale fonte di energia per tutti i pianeti del sistema solare. Questa energia viene consegnata alla Terra sotto forma di radiazione solare in diverse lunghezze d’onda, chiamata irraggiamento solare totale. Le variazioni dell’irraggiamento solare portano al riscaldamento dell’atmosfera planetaria superiore e a complessi processi di trasporto dell’energia solare verso la superficie planetaria.

I segni dell’attività solare si vedono nelle variazioni cicliche di 11 anni del numero di macchie solari sulla superficie solare, usando la media mensile delle macchie solari come proxy dell’attività solare negli ultimi 150 anni. I cicli solari sono stati descritti dall’azione del meccanismo della dinamo solare nell’interno solare che genera corde magnetiche sul fondo della zona convettiva solare.

Queste corde magnetiche viaggiano attraverso l’interno solare e appaiono sulla superficie solare, o fotosfera, come macchie solari che indicano i punti in cui queste corde magnetiche sono incorporate nella fotosfera.

Il campo magnetico delle macchie solari forma un campo toroidale mentre il campo magnetico di fondo solare forma un campo poloidale. La dinamo solare converte ciclicamente il campo poloidale in toroidale, raggiungendo il suo massimo ad un massimo del ciclo solare e poi il campo toroidale ritorna a quello poloidale verso un minimo solare. È evidente che per la stessa polarità principale del campo magnetico nelle macchie solari nello stesso emisfero la lunghezza del ciclo solare dovrebbe essere estesa a 22 anni.

Nonostante la comprensione del quadro generale di un ciclo solare, è stato piuttosto difficile far corrispondere i numeri di macchie solari osservati con quelli modellati a meno che il ciclo sia ben avanzato. Questa difficoltà è una chiara indicazione di alcuni punti mancanti nella definizione dell’attività solare attraverso i numeri di macchie solari che hanno rivolto la nostra attenzione alla ricerca del campo magnetico solare (poloidale) di fondo (SBMF).

Applicando l’analisi delle componenti principali (PCA) ai magnetogrammi a bassa risoluzione del disco intero catturati nei cicli 21-23 dal Wilcox Solar Observatory, abbiamo scoperto non una ma due componenti principali di questo campo magnetico solare di fondo (vedi Figura 1, grafico in alto) associate a due onde magnetiche contrassegnate da linee rosse e blu. Gli autori hanno derivato formule matematiche per queste due onde adattando le componenti principali dai dati dei cicli 21-23 con le serie di funzioni periodiche e hanno usato queste formule per prevedere queste onde per i cicli 24-26. Queste due onde si trovano generate in diversi strati dell’interno solare guadagnando frequenze vicine ma non uguali. La curva riassuntiva di queste due onde magnetiche (Figura 1, grafico in basso) rivela l’interferenza di queste onde che formano massimi e minimi dei cicli solari.

La curva di sintesi di due onde magnetiche spiega molte caratteristiche dei cicli di 11 anni, come i doppi massimi in alcuni cicli, o l’asimmetria dell’attività solare negli emisferi opposti durante diversi cicli. Zharkova et al. hanno collegato la curva di sintesi del modulo ai numeri medi delle macchie solari per i cicli 21-23 come mostrato nella Figura 2 (grafico in alto) e hanno esteso questa curva ai cicli 24-26 come mostrato nella Figura 2 (grafico in basso). Sembra che l’ampiezza del campo magnetico solare sommario mostrato nella curva sommaria si sta riducendo verso i cicli 24-25 diventando quasi zero nel ciclo 26.

Zharkova et al. hanno suggerito di usare la curva sommaria come un nuovo proxy dell’attività solare, che utilizza non solo l’ampiezza di un ciclo solare ma anche la sua polarità magnetica principale del campo magnetico solare.

La figura 3 presenta la curva riassuntiva calcolata con le formule matematiche derivate in avanti per 1200 anni e indietro di 800 anni. Questa curva rivela la comparsa di grandi cicli solari di 350-400 anni causati dall’interferenza di due onde magnetiche. Questi grandi cicli sono separati dai grandi minimi solari, o i periodi di attività solare molto bassa. Il precedente grande minimo solare era il minimo di Maunder (1645-1710), e l’altro prima chiamato minimo di Wolf (1270-1350). Come si vede nella Figura 3 dalla previsione di Zharkova et al. , nei prossimi 500 anni ci sono due grandi minimi solari moderni che si avvicinano nel Sole: quello moderno nel 21° secolo (2020-2053) e il secondo nel 24° secolo (2370-2415).

Le proprietà osservative delle due onde magnetiche e la loro curva riassuntiva sono state strettamente adattate da onde dinamo doppie generate da sorgenti magnetiche a dipolo in due strati dell’interno solare: strato interno ed esterno, mentre altre tre coppie di onde magnetiche possono essere prodotte da sorgenti magnetiche quadruple, sestuple e ottuple con sorgente a dipolo che definisce l’aspetto visibile dell’attività solare sulla superficie.

Attualmente, il Sole ha completato il ciclo solare 24 – il ciclo più debole degli ultimi 100+ anni – e nel 2020, ha iniziato il ciclo 25. Durante i periodi di bassa attività solare, come il moderno grande minimo solare, il Sole sarà spesso privo di macchie solari. Questo è ciò che si osserva ora all’inizio di questo minimo, perché nel 2020 il Sole ha visto, in totale, 115 giorni senza macchie (o 78%), il che significa che il 2020 è sulla buona strada per superare il record spaziale di 281 giorni senza macchie (o 77%) osservato nel 2019. Tuttavia, l’inizio del ciclo 25 è ancora lento nel licenziare le regioni attive e i brillamenti, quindi con ogni giorno/settimana/mese in più che passa, il nulla nell’attività solare si estende segnando un inizio di grande minimo solare. Quali sono le conseguenze per la Terra di questa diminuzione dell’attività solare?