Il Sole sta per “perdere la memoria”: cosa potrebbe accadere con il ciclo 26 su meteo e clima

Centottanta anni di osservazioni sembrano una quantità enorme. Per il Sole, però, equivalgono ad appena 16 cicli. È un dettaglio essenziale per capire un nuovo studio dell’Università di Oulu pubblicato su Space Weather: i ricercatori hanno trovato una forte differenza tra cicli pari e dispari nella possibilità di anticipare l’evoluzione dell’attività geomagnetica. E la prossima transizione riguarda proprio il caso più difficile da interpretare con questi precursori: dal ciclo 25, dispari, al ciclo 26, pari. Il risultato richiede però una distinzione importante. La ricerca non stabilisce quanto sarà intenso il ciclo solare 26 nel suo complesso. Studia soprattutto quanto alcune caratteristiche dell’attività geomagnetica di un ciclo possano essere ricavate da ciò che è accaduto prima. Da questo punto di vista, il ciclo 25 potrebbe fornirci meno informazioni utili di quanto accade nella direzione opposta, da un ciclo pari al successivo dispari.

Centottanta anni di dati corrispondono a soli 16 cicli

Lo studio di Timo Qvick, Timo Asikainen e Kalevi Mursula utilizza una serie composita dell’indice geomagnetico aa lunga circa 180 anni. L’indice consente di seguire su tempi molto lunghi le perturbazioni del campo magnetico terrestre associate all’interazione con il vento solare e con l’attività del Sole. Gli autori hanno ricostruito l’andamento dei cicli geomagnetici distinguendo due massimi caratteristici: uno nella fase crescente del ciclo solare e un altro nella fase discendente. La distinzione ha una ragione fisica. Durante la crescita e attorno al massimo solare, una parte importante dell’attività geomagnetica deriva dalle espulsioni di massa coronale. Più avanti acquistano maggiore importanza i flussi veloci del vento solare associati ai buchi coronali. Il risultato è che l’attività geomagnetica non segue semplicemente il numero delle macchie solari e può presentare due massimi distinti.
Il numero da tenere presente, tuttavia, è 16. Sono i cicli analizzati. Separandoli tra pari e dispari, il numero di casi disponibili per ciascun gruppo diventa ancora più ridotto. Le correlazioni individuate possono quindi essere molto interessanti senza diventare automaticamente regole universali. Gli stessi risultati mostrano la presenza di cicli anomali in alcune delle relazioni statistiche esaminate. Questa cautela rende lo studio più interessante, non meno: permette di capire quale informazione sembra conservarsi meglio da un ciclo al successivo e dove, invece, la previsione incontra maggiori difficoltà.

Perché pari e dispari possono comportarsi diversamente

Il normale ciclo delle macchie solari dura in media circa 11 anni, ma il campo magnetico globale del Sole completa la propria evoluzione su una scala approssimativa di 22 anni. È il ciclo magnetico di Hale. Due cicli consecutivi delle macchie solari rappresentano quindi due metà della stessa evoluzione magnetica. In questo contesto viene studiata da decenni anche la regola di Gnevyshev-Ohl, secondo la quale i cicli tendono a organizzarsi in coppie formate da un ciclo pari seguito da un ciclo dispari generalmente più intenso. La regolarità presenta eccezioni, tra cui quella dei cicli 22 e 23, e va quindi considerata statisticamente.
Il lavoro di Oulu trova qualcosa di ulteriore. Quasi tutti i parametri studiati nei cicli dispari possono essere stimati utilizzando valori dell’indice aa o delle macchie solari appartenenti al precedente ciclo pari. Facendo il percorso opposto, da un ciclo dispari a quello pari successivo, molte relazioni diventano decisamente meno robuste. L’informazione utile non sembra quindi distribuirsi allo stesso modo nelle due metà della coppia magnetica.

Perché il rapporto tra ciclo 25 e ciclo 26 è particolarmente interessante

Il ciclo solare 25 è dispari. Il 26 sarà pari. La futura transizione 25→26 appartiene quindi proprio alla direzione nella quale gli autori trovano minore capacità predittiva utilizzando informazioni provenienti dal ciclo precedente. Questo è il punto che merita più attenzione rispetto alla metafora della “memoria”. Il Sole non deve dimenticare qualcosa perché la correlazione si indebolisca. È sufficiente che la dinamica magnetica che collega le due metà del ciclo di Hale renda alcuni precursori più efficaci in una direzione che nell’altra. La ricerca riguarda inoltre specifici parametri dell’attività geomagnetica. Altri metodi utilizzati per studiare i futuri cicli solari restano una questione distinta. Una previsione sul ciclo 26 va quindi valutata chiedendo quale grandezza viene prevista, quale precursore viene impiegato e come quel metodo si è comportato nei precedenti cicli pari.

Perché il ciclo solare interessa anche chi segue meteo e clima

Studiare il ciclo solare non serve soltanto a prevedere aurore o tempeste geomagnetiche. L’attività del Sole modifica le condizioni dell’alta atmosfera terrestre e può avere conseguenze concrete sui satelliti, sulla navigazione GPS, sulle comunicazioni radio e, durante gli eventi più intensi, anche sulle reti elettriche. È un aspetto che riguarda indirettamente anche la meteorologia: una parte fondamentale delle osservazioni utilizzate ogni giorno per analizzare l’atmosfera e inizializzare i modelli numerici proviene proprio dai satelliti. Il rapporto con il clima richiede invece maggiore cautela. L’energia complessiva ricevuta dalla Terra dal Sole varia durante il ciclo di circa lo 0,1%, mentre alcune bande della radiazione ultravioletta cambiano molto di più e influenzano soprattutto la chimica e la temperatura degli strati atmosferici superiori. La variabilità solare è quindi uno dei fattori naturali studiati dalla climatologia, ma il ciclo undecennale non produce oscillazioni dell’energia solare abbastanza grandi da spiegare da solo le variazioni climatiche osservate negli ultimi decenni. Capire quanto sarà attivo un futuro ciclo resta comunque importante: permette di conoscere meglio l’ambiente nel quale operano satelliti e sistemi tecnologici e di studiare con maggiore precisione uno dei fattori naturali che interagiscono con l’atmosfera terrestre.

Per alcune risposte bisognerà arrivare più vicini al nuovo ciclo

Uno dei risultati più utili riguarda proprio i cicli pari. Per alcuni loro parametri, le informazioni raccolte vicino all’inizio dello stesso ciclo producono relazioni migliori rispetto ai dati provenienti dal ciclo dispari precedente. Nel metodo sviluppato dagli autori, una nuova previsione del ciclo geomagnetico viene formulata attorno al minimo dell’indice aa che apre il nuovo ciclo. Questo minimo tende a verificarsi alcuni mesi dopo quello delle macchie solari.
La conseguenza per il ciclo 26 è concreta. Una parte dei dati più utili potrebbe diventare disponibile soltanto quando l’attività del ciclo 25 sarà ormai prossima al minimo e cominceranno a essere misurate le condizioni iniziali del nuovo ciclo. Una stima formulata oggi e una formulata vicino all’inizio del 26 potrebbero quindi disporre di quantità di informazione molto diverse. Lo studio rende così meno utile una domanda generica come “quanto sarà forte il ciclo 26?” e molto più utile chiedere quando un determinato metodo acquisirà realmente il proprio precursore.

Il limite più interessante è quello che i dati ci permettono di conoscere

Il fascino dei 180 anni di osservazioni rischia di nascondere la scala temporale del fenomeno. Per una variabile meteorologica terrestre sarebbero una serie lunghissima. Per un processo che richiede circa 11 anni per completare un ciclo, sono appena 16 esempi. Il lavoro di Oulu trova comunque una differenza abbastanza marcata da meritare attenzione: la prevedibilità dell’attività geomagnetica appare maggiore all’interno delle coppie pari-dispari coerenti con la regola di Gnevyshev-Ohl e più incerta andando da un ciclo dispari al pari successivo.
È proprio qui che il ciclo 26 diventa scientificamente interessante. Il ciclo 25 continua a essere prezioso per studiare il Sole, ma alcune delle relazioni che funzionano molto bene nell’altra metà dell’alternanza magnetica risultano più deboli per la direzione che ci condurrà al 26. La previsione potrà migliorare quando saranno disponibili le condizioni vicine al prossimo minimo e i primi dati propri del nuovo ciclo. Fino ad allora, la domanda più rigorosa non è quanto possiamo prevedere in assoluto, ma quanto peso possiamo assegnare a ciascun precursore. Centottanta anni di dati ci permettono di vedere una differenza. Saranno i prossimi anni a dirci quanto quella differenza sia davvero stabile.