Il mistero dei raggi cosmici del 2017
Un tuffo profondo nell'insolito evento di raggi cosmici del 2017.
O. P. M. Aslam, D. MacTaggart, R. Battiston, M. S. Potgieter, M. D. Ngobeni
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Indice
- Cosa è successo nel 2017?
- Che cos'è una diminuzione di Forbush?
- Indagare la causa
- L'ipotesi del minicyclo
- L'ipotesi dell'attività solare
- Il ruolo delle CME e dei venti solari
- Raccolta dati
- Le variazioni del flusso di protoni
- Confrontare il minicyclo del 1974 e la depressione del 2017
- Conclusione sull'evento dei raggi cosmici del 2017
- L'importanza di capire i raggi cosmici
- Pensieri finali
- Un po' di umorismo
- Fonte originale
- Link di riferimento
I raggi cosmici sono particelle ad alta energia che viaggiano nello spazio e possono raggiungere la Terra. Anche se la maggior parte dei raggi cosmici proviene dal Sole, una buona parte arriva da fuori del nostro sistema solare. Queste particelle possono influenzare vari sistemi, tra cui la tecnologia e l'ambiente. Il flusso di raggi cosmici può cambiare a causa di diversi fattori, principalmente legati all'attività solare.
Cosa è successo nel 2017?
Nel 2017 c'è stato un evento notevole riguardante i raggi cosmici. Man mano che il Sole si avvicinava a un periodo di minima attività, è stata registrata una notevole diminuzione del numero di protoni di raggi cosmici. Questa diminuzione è durata per circa sei mesi, un fatto piuttosto insolito e inaspettato. Di solito, tali cali, chiamati Diminuzioni di Forbush, sono di breve durata, spesso durano solo un paio di giorni. Gli scienziati sono rimasti perplessi da questa depressione prolungata nei conteggi dei raggi cosmici.
Che cos'è una diminuzione di Forbush?
Una diminuzione di Forbush è un calo temporaneo nell'intensità dei raggi cosmici osservato quando il Vento Solare è particolarmente forte, spesso durante le eruzioni solari. Questo fenomeno si verifica perché i campi magnetici del vento solare possono spingere i raggi cosmici lontano dalla Terra, causando una riduzione a breve termine dei loro livelli. Tuttavia, la diminuzione dei raggi cosmici del 2017 è stata molto più lunga rispetto a quanto di solito si osserva, il che ha sollevato molte domande.
Indagare la causa
Per capire cosa ha causato questa insolita depressione nei raggi cosmici, gli scienziati hanno esaminato due possibilità principali. La prima idea era che ci fosse un cambiamento temporaneo nell'attività magnetica del Sole, a volte chiamato minicyclo. La seconda idea riguardava l'esame dell'impatto di eventi solari come le espulsioni di massa coronale (CME) e le interazioni tra venti solari.
L'ipotesi del minicyclo
Un minicyclo è un termine utilizzato per descrivere un breve cambiamento nel campo magnetico del Sole. Le persone che studiano questo campo hanno visto schemi simili in passato, in particolare in un evento del 1974 che è durato circa un anno. In quel caso, i ricercatori hanno collegato il minicyclo ai cambiamenti nel campo magnetico globale del Sole. Hanno notato che questi cambiamenti si sono verificati senza un aumento dell'attività solare. È sorta la domanda: potrebbe essere successo lo stesso anche nel 2017?
L'ipotesi dell'attività solare
L'ipotesi dell'attività solare suggerisce che la diminuzione dei raggi cosmici osservata fosse dovuta a diversi fenomeni solari, comprese le CME e le regioni in cui i venti solari interagivano con venti solari più lenti. Le CME sono grandi eruzioni di vento solare e campi magnetici che si elevano al di sopra della corona solare. Questi eventi possono creare ostacoli per i raggi cosmici, portando a una diminuzione dei loro livelli sulla Terra.
Il ruolo delle CME e dei venti solari
Le CME possono essere come grandi magneti nello spazio. Quando si dirigono verso la Terra, possono interagire con i raggi cosmici, causando un calo della loro intensità. Ci sono anche regioni di interazione corotante (CIR), che si verificano quando il vento solare veloce raggiunge venti solari più lenti. Queste interazioni possono portare a ulteriori cali nei livelli di raggi cosmici.
Il fatto interessante del 2017 è stato che le CME responsabili del calo dei raggi cosmici provenivano tutte dalla stessa area molto attiva del Sole. Questo comportamento non era previsto poiché il Sole si stava avvicinando a un periodo tranquillo conosciuto come minimo solare.
Raccolta dati
Per approfondire il mistero, gli scienziati hanno analizzato dati di varie fonti, monitorando i livelli di raggi cosmici e l'attività solare. Hanno esaminato i livelli di Flusso di protoni, misurati in diversi periodi, per vedere come variavano con i cambiamenti nell'attività solare. Questa analisi ha aiutato a identificare quali eventi solari erano probabilmente responsabili del calo osservato dei raggi cosmici.
Le variazioni del flusso di protoni
Il flusso di protoni si riferisce al numero di protoni rilevati per unità di area in un dato tempo. Durante la seconda metà del 2017, i ricercatori hanno scoperto che il flusso di protoni è sceso notevolmente per diversi mesi. Questo è stato documentato utilizzando dati dello Spettrometro Magnetico Alpha (AMS-02), che è posizionato sulla Stazione Spaziale Internazionale.
I dati hanno mostrato che la depressione è durata abbastanza a lungo da indicare che era più di una semplice reazione a un singolo evento solare. Invece, ha fatto pensare a una combinazione di attività solari che hanno lavorato insieme nel tempo per creare questo effetto prolungato.
Confrontare il minicyclo del 1974 e la depressione del 2017
Sebbene l'idea di un minicyclo abbia una storia legata al comportamento magnetico del Sole, le prove del 2017 suggerivano che l'attività solare non poteva essere ignorata. Gli schemi del 1974 indicavano una chiara separazione tra i cambiamenti magnetici e gli eventi solari. Tuttavia, le osservazioni del 2017 hanno mostrato che si era verificata una forte attività solare, suggerendo che i due potessero essere collegati.
Conclusione sull'evento dei raggi cosmici del 2017
In sintesi, la significativa depressione dei raggi cosmici osservata nel 2017 è stata collegata a una combinazione di diversi eventi solari. Anche se alcuni dati suggerivano un comportamento simile a un minicyclo, le evidenze complessive favorivano l'idea che varie CME e interazioni dei venti solari fossero principalmente responsabili. Questo evento ha evidenziato la complessa relazione tra l'attività solare e i raggi cosmici, rivelando come uno possa influenzare notevolmente l'altro.
L'importanza di capire i raggi cosmici
Comprendere i raggi cosmici è fondamentale per vari settori, inclusa l'esplorazione spaziale, l'aviazione e persino le attività quotidiane sulla Terra. Le particelle ad alta energia possono influenzare la tecnologia, comprese le satelliti e altri sistemi di comunicazione. Possono anche rappresentare rischi per gli astronauti nello spazio, rendendo cruciale modellare e prevedere accuratamente il comportamento dei raggi cosmici.
Mentre guardiamo al futuro, lo studio dei raggi cosmici continuerà. Le ricerche future potrebbero esplorare altre particelle cosmiche e la loro modulazione, portando a strategie di protezione migliori e a una comprensione più profonda del funzionamento dell'universo.
Pensieri finali
Nel mondo cosmico, le sorprese sono la norma, e eventi come quello del 2017 ci ricordano quanto possa essere dinamico il nostro Sole e lo spazio. Anche se potremmo non avere tutte le risposte, la ricerca della conoscenza in questo campo ci avvicina a svelare i misteri del cosmo, un protone alla volta. Quindi, la prossima volta che senti parlare di raggi cosmici, ricorda: potrebbero essere semplicemente il modo dell'universo di tenerci all'erta!
Un po' di umorismo
Ora, se i raggi cosmici fossero persone, probabilmente sarebbero quelli silenziosi alla festa fino a quando il Sole non si sfoga un po'! Immaginali rimbalzare in giro, cercando di capire perché si sentono all'improvviso meno popolari. "Dove è andato tutto il divertimento?" potrebbero chiedere. Beh, raggi cosmici, proprio come noi, a volte devono affrontare i capricci dei venti solari!
Fonte originale
Titolo: The source of the 2017 cosmic ray half-year modulation event
Estratto: In 2017, as the solar cycle approached solar minimum, an unusually long and large depression was observed in galactic cosmic ray (GCR) protons, detected with the Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), lasting for the second half of that year. The depression, as seen in the Bartel rotation-averaged proton flux, has the form of a Forbush decrease (FD). Despite this resemblance, however, the cause of the observed depression does not have such a simple explanation as FDs, due to coronal mass ejections (CMEs), typically last for a few days at 1 AU rather than half a year. In this work, we seek the cause of the observed depression and investigate two main possibilities. First, we consider a mini-cycle - a temporary change in the solar dynamo that changes the behavior of the global solar magnetic field and, by this, the modulation of GCRs. Secondly, we investigate the behavior of solar activity, both CMEs and co-rotating/stream interactions regions (C/SIRs), during this period. Our findings show that, although there is some evidence for mini-cycle behavior prior to the depression, the depression is ultimately due to a combination of recurrent CMEs, SIRs and CIRs. A particular characteristic of the depression is that the largest impacts that help to create and maintain it are due to four CMEs from the same, highly active, magnetic source that persists for several solar rotations. This active magnetic source is unusual given the closeness of the solar cycle to solar minimum, which also helps to make the depression more evident.
Autori: O. P. M. Aslam, D. MacTaggart, R. Battiston, M. S. Potgieter, M. D. Ngobeni
Ultimo aggiornamento: 2024-12-19 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2412.14907
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.14907
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.
Link di riferimento
- https://www.tug.org/applications/hyperref/manual.html#x1-40003
- https://cosmicrays.oulu.fi/
- https://omniweb.gsfc.nasa.gov/
- https://wso.stanford.edu/Tilts.html
- https://www.spaceweather.gc.ca/forecast-prevision/solar-solaire/solarflux/sx-5-flux-en.php
- https://izw1.caltech.edu/ACE/ASC/DATA/level3/icmetable2.html
- https://helioforecast.space/icmecat
- https://space.ustc.edu.cn/dreams/wind_icmes/
- https://stereo-ssc.nascom.nasa.gov/data/ins_data/impact/level3/LanJian_STEREO_CME_List.txt
- https://stereo-ssc.nascom.nasa.gov/data/ins_data/impact/level3/LanJian_STEREO_SIR_List.txt
- https://www.solarmonitor.org/
- https://helio.mssl.ucl.ac.uk/helio-vo/solar_activity/arstats/