by Hayanon

l ’

ASTROFILOsupplemento gratuito alnumero 15 della rivista

versione inglese a cura di M. Kojima, Y. Noda, Y. Kamide

versione italiana a cura di M. Candidi, R. Bruno, F. Di Laura

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L’attività solare cambia con unciclo di circa 11 anni. Il nu-mero di macchie solari rag-giunge il suo picco durante ilperiodo attivo del Sole chia-mato “massimo solare”, men-tre le macchie solari quasiscompaiono durante il periodoquieto chiamato “minimo so-lare”. Si sa anche che l’emis-sione di energia luminosa delSole varia a seconda dell’atti-vità solare. Comunque, la suavariazione è solo dello 0,1%. È così piccola che per noi èquasi impossibile accorgerciche il Sole sta diventando piùluminoso o più scuro, duranteil ciclo di 11 anni. La luce delSole trasporta la parte mag-giore dell’energia emessa, se-guita da neutrini e ventosolare. Il neutrino è una parti-cella elementare famosa gra-zie al premio Nobel in fisicaattribuito nel 2002. Questeparticelle elementari hanno lacaratteristica unica di non in-teragire con altre sostanze.Questo permette loro di attra-versare perfino la Terra senzaessere fermate! Nonostantel’enorme energia solare posse-

duta dai neutrini, si ritiene chela loro influenza sulla Terra

possa essere trascurabile.L’energia del vento solare

è solo un millionesimo diquella trasportata dallaluce. Ciò nonostante,se il vento solare fossevisibile mostrerebbecambiamenti dinamicisorprendenti durante il

ciclo solare. La figura inbasso è stata ottenuta in

un modo particolare cheviene descritto nell’ultima pa-gina. Essa mostra la velocità ela distribuzione del vento so-lare durante un ciclo solare. Ilvento solare di più alta velo-cità, 700-800 km per secondo,è indicato dal colore blu scuro.Più caldo è il colore più lento èil vento solare. Il colore rossoè il vento solare di bassa velo-cità, 300-400 km per secondo.Ciascuna figura del Sole forni-sce un’informazione sul ventosolare annuale che corrispon-de agli anni che vanno dal1991 al 2000. Riguardo all’at-tività solare il numero di mac-

chie iniziò a diminuire a par-tire dal ’91 durante il massimosolare e scomparve quasi nel1996 durante il minimo solare.Poi riprese ad aumentare dinuovo fino al 2000, massimosolare successivo. Se guardil’immagine per il 1996, noteraiche il vento solare ad alta ve-locità proviene da regioni dimedia latitudine e dalle regionipolari, mentre il vento dibassa velocità proviene dallafascia equatoriale. Quando ilSole diventa più attivo, le zonedi bassa velocità si espandonoin latitudine fino a coprire granparte della superficie solare. Alcontrario, le aree di vento so-lare ad alta velocità si restrin-gono verso le regioni polari. Almassimo dell’attività, il ventosolare lento viene emessodalla quasi totalità della super-ficie del Sole. Dopo esserestato emesso si espande nellavastità dello spazio interplane-tario. Ora, con Mol e Mirubio esami-niamo come il vento solare in-fluenza anche la nostra vita...

Cambiamenti annuali della distribuzione del vento solare.Osservazioni e analisi dati del Solar Terrestrial Environment Laboratory.

OGGI È UN GIORNOBELLISSIMO

LA SCIENZIATA DILETTANTEMOL E IL SUO CANE ROBOTICOMIRUBO SEMBRANO AVERDECISO DI OZIARE AL SOLE

SI STAPROPRIOBENE !!

MOL, NON PENSI CHE SIA

UN PO’ STRANO CHE LALUCE E IL CALORE

DEL SOLE GIUNGANO FINO

A NOI DA COSÌTANTO

LONTANO ?

SÌ, È PROPRIO

VERO! IO ADOROCROGIOLARMI

AL SOLE

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AH, HO SENTITO CHE C’È ANCHE QUALCOS’ALTRODI STRAORDI-NARIO...

...CHE CIGIUNGE DALSOLE INSIEMEALLA LUCEE ALCALORE !

MOL,CHIEDIAMOLOSUBITO ASENSEI

CIAO SENSEI !

CHE COS’ÈQUELLA COSA

STRAORDINARIACHE VIENE EMESSA

DAL SOLE ?

OH, CALMA RAGAZZI ! CHE COSA INTENDETE

DIRE ESATTAMENTE ?

DAL SOLE GIUNGONOFINO A TERRA

LA LUCE CHE TRASPORTA IL

CALORE,

I NEUTRINI E IL

VENTO SOLARE !

SÌ, ECCO COSA VOLEVO DIRE !MA CHE

COS’È IL VENTO SOLARE ?

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PRIMA DI TUTTOFATEMI SPIEGARECHE COSA

ACCADE NEL SOLE

ALL’INTERNO DEL SOLE HA LUOGO UN PROCESSO FISICO

CHIAMATO FUSIONE NUCLEARE:QUATTRO NUCLEI DI IDROGENO

SI TRASFORMANO IN UN NUCLEO DI ELIO

L’ENERGIA PRODOTTA DA

QUESTA REAZIONERAGGIUNGE LA SUPERFICIE DEL SOLE

GLI ATOMI DI IDROGENODELLA SUPERFICIE SI

RISCALDANO A PIÙ DI UN MILIONE DI GRADI, LIBERANDO

ELETTRONI E PROTONI L’INSIEME DI QUESTEPARTICELLE, CHIAMATOPLASMA, È SIMILE A

UN GAS E POSSIEDE UNAPRESSIONE TALE CHE ABBANDONA RAPIDA-

MENTE IL SOLE

IL GAS VIAGGIA QUINDI NELLO SPAZIOINTERPLANETARIO AD ALTISSIMA VELOCITÀ:

FRA 300 E 800 KM AL SECONDO !

ÈQUELLO IL VENTO SOLARE !

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IL VENTO SOLARE COLPISCELA SUPERFICIETERRESTRE ?

NON HO MAINOTATO UN

VENTO DI QUELTIPO !

È TOTALMENTEDIVERSO DAQUELLO CHECHIAMI VENTO

IL VENTO SOLARE È UNGAS MOLTOTENUE

NON FAVOLAR VIA LECOSE COMEPOTRESTIPENSARETU !

SULLA TERRA TI ACCORGIDELLA PRESENZA DEL VENTOGUARDANDO LE FOGLIE CHE

SVOLAZZANO NELLA BREZZA.IN REALTÀ LA PRESENZA

DEL VENTO SOLARENELLO SPAZIO PUÒ ESSERE

AVVERTITA OSSERVANDO DA VICINO LA CODA DELLE COMETE

LA CODA BLU DELLA COMETA ÈFORMATA DAL VENTO SOLARE

LA CODA BIANCA, INVECE, ÈSPINTA VIA DALLA PRESSIONE

DELLA LUCE SOLARE

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ORA CAPISCO PERCHÉ ÈCHIAMATO VENTO !

È PROPRIO COME UN VENTO CHE

SOFFIA NELLO SPAZIO

VISTO ?

IL SOLE È COME UNINSIEME DI TANTE

CALAMITE CHE CREANO UN

COMPLICATO INSIEME DI LINEEDI CAMPO MAGNETICO,

COME MOSTRATO IN QUESTO

DISEGNO

IL VENTO SOLARETRASPORTA CON SÉ

QUALCOSA VIADAL SOLE

IL PLASMA HA LA PROPRIETÀ DI

TRASPORTARE IL CAMPO MAGNETICO

QUANDO IL GAS CORONALE ABBANDONA ILSOLE STIRA LE LINEE DEL

CAMPO MAGNETICOVERSO LO SPAZIO

INTERPLANETARIO

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LE LINEE DEL CAMPO MAGNETICO VENGONO STIRATE VIA DAL SOLE, FORMANDO ENORMI SPIRALI A CAUSA DELLA ROTAZIONE SOLARE

OVVIAMENTE, LE LINEE DEL CAMPO MAGNETICO SOLARE

RAGGIUNGONO LA TERRA

CHE COSA PENSATE CHE ACCADA QUANDOIL VENTO SOLARE E LE LINEE DEL

CAMPO MAGNETICO URTANO LA TERRA ?

COME FORSE SAPETE GIÀ, ANCHE LA TERRA

È UNA SPECIE DI GROSSA CALAMITA CON I SUOI POLI NORD E SUD

LE LINEE DEL CAMPOMAGNETICO TERRE-STRE, DETTO GEOMA-GNETICO, BLOCCANO ILVENTO SOLARE COME

UNA BARRIERAGRAZIE A QUESTA

BARRIERA, NOI SIAMOLIBERI DALLA

MINACCIA DEL VENTOSOLARE

TUTTAVIA, QUESTA BARRIERANON PUÒ SCHERMARE

COMPLETAMENTEIL VENTO SOLARE

QUANDO IL VENTO SOLAREURTA CONTRO IL CAMPOGEOMAGNETICO, LA SUA

ENORME ENERGIA PENETRA NELLA

MAGNETOSFERA TERRESTRE SOTTO VARIE

FORME

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L’AURORA È UNO DEIFENOMENI CAUSATI

DALL’ENERGIA CHEPROVIENE DAL SOLE

IL FLUSSO DI PLASMA DEL VENTO SOLARE CREA L’AURORA

URTANDO GLI ATOMI E LE MOLECOLEDELLE REGIONI PIÙ ALTE

DELL’ATMOSFERA TERRESTRE

LE CONDIZIONI DEL VENTO SOLARE POSSONO CAMBIARE IMPROVVISA-

MENTE A SECONDA DELL’ATTIVITÀSOLARE. QUESTI CAMBIAMENTI

POSSONO DANNEGGIARENON SOLO I SATELLITI IN

ORBITA MA ANCHE GLI APPARATI ELETTRICI A

TERRA, INDUCENDO INTENSECORRENTI ELETTRICHE NEI

LORO CIRCUITI

NONOSTANTE IL VENTO SOLARESIA INVISIBILE E NON POSSA ESSERE RILEVATO SULLA

TERRA......LA SUA INFLUENZASULLA NOSTRA VITA

E SUL NOSTRO AMBIENTE VIENE

AVVERTITA IN MOLTIMODI

IL VENTO SOLARERAPPRESENTA

SENZA DUBBIO UNAMINACCIA !!

COMUNQUE, POTREBBE ESSERE

PEGGIO SE NON CI FOSSE !!

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PRENDIAMO AD ESEMPIO I RAGGI COSMICI, CHE GIUNGONO A NOI DA REGIONI REMOTE DEL COSMO. SONOPARTICELLE DI ALTA ENERGIA, PERICO-LOSE PER LA VITA SE RAGGIUNGONO

DIRETTAMENTE IL SUOLO

ORA, IL VENTO SOLARE E IL SUOCAMPO MAGNETICO FORMANOUNA BARRIERA CHE PROTEGGE LA TERRA DALL’ESSERE COLPITA

DIRETTAMENTE DAI RAGGI COSMICI !!

POSSIAMO DIRE CHE LA VITA È

PROTETTA DAL CAMPO MAGNETICO

DEL VENTO SOLARE

OH, NON NE

AVEVO IDEA !

IL SOLE ÈSBALORDITIVO !

NON SI LIMITA SOLO A

RISCALDARE E RISPLENDERE NEL CIELO !!

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SENSEI, FIN DOVE ARRIVAIL VENTO SOLARE ?

VA MOLTOOLTRE LA

TERRA ?

BEH, PER RISPONDERE A QUESTA DOMANDA,

GIÀ ALLA FINE DEGLI ANNI‘70 LE SONDE VOYAGER

E PIONEER FURONO DIRETTE VERSO I CONFINI

DELL’ELIOSFERA

UNA DELLE SONDE VOYAGER STUDIA EMISSIONIRADIO E PARTICELLE CHEPROVENGONO DAI CONFINI

DELL’ELIOSFERA

DOPO OLTRE 25 ANNI DI VOLO, LA SONDA VOYAGER

CI HA INVIATO LA SORPRENDENTE OSSERVA-

ZIONE CHE...

...IL VENTO SOLARE SOFFIAANCORA ALLA DISTANZADI 90 UNITÀ ASTRONOMI-

CHE DAL SOLE !!

WOWIL VENTO SOLARE

GIUNGE COSÌLONTANO ?!

150 MILIONI DI KM MOLTIPLICATI PER90 FA... UHM...

COMUNQUE SIA,DEVE ESSEREUN VENTOPOTENTE !!

INCREDIBILE!

MERCURIO VENERE

TERRA MARTE

GIOVE SATURNO URANO NETTUNO PLUTONE

90 ua

1 unità astronomica (ua) equivale alla distanza Terra-Sole, ovvero quasi 150 milioni di km

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NESSUNA MERAVIGLIA,DATO CHE IL SOLE

EMETTE 1 MILIONE DI TONNELLATE DI

VENTO SOLARE OGNI SECONDO

COOOSA !!1 MILIONE DITONNELLATE ?!

NOOO !! MA ALLORAIL SOLE SI SGONFIERÀ E SI RESTRIN-GERÀ !

AH AH AH !NON C’È BISOGNODI PREOCCU-

PARSI

IL SOLE PERDE 30TRILIONI DI TONNELLATE

OGNI ANNO SOTTOFORMA DI VENTO

SOLARE...

...MA ALLO STESSOTEMPO LA MASSA

TOTALE DEL SOLE È30 TRILIONI MOLTI-

PLICATO PER 70 TRILIONI !

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UN SEMPLICE CALCOLO CI DICE CHE IL SOLE IMPIEGHERÀ 70

TRILIONI DI ANNI PERPERDERE TUTTA LA SUA MASSA SORPRENDENTE !

70 TRILIONI DIANNI ?!

NONOSTANTE L’ENORMEQUANTITÀ DI VENTO SOLARE,IL SOLE NON SCOMPARIRÀ.

IL SOLE È DAVVERO

GRANDE !

IL VENTO SOLARE STA SOFFIANDO

ANCHE IN QUESTO PRECISO

ISTANTE !

MOL E MIRUBO IMMAGINANO ORA ILVENTO SOLARE CHEVIAGGIA AD IMMENSE DISTANZE DA NOI,

NELLO SPAZIO SENZAFINE

Buongiorno Maestro. Oggi ho una domandariguardo al vento che soffia dal Sole. Può essere visto da una stazione spaziale?

Il vento solare che giunge in prossimità dellaTerra contiene solo circa 10 particelle in unvolume equivalente a quello di una zolletta dizucchero. Si tratta di un gas molto tenue,quasi come il vuoto assoluto, che non emettealcuna luce abbastanza intensa da esserevista ad occhio nudo.

Quando fu scoperto il vento solare? Come cisi rese conto di questa presenza invisibile?Anch’io non ne ho la più pallida idea.

Nel Novecento la gente iniziò a pensare chequalche altra cosa giungesse dal Sole a Terraoltre alla luce, questo perché, dopo alcunigiorni dall’insorgere di macchie e brillamentisul Sole, il campo geomagnetico veniva disturbato e apparivano le aurore.

Quando le macchie scompaiono il vento so-lare non soffia?

Oh, certo che soffia. Soffia sempre. In realtà,il vento solare è l’atmosfera stessa del Sole.Attorno al 1950, lo scienziato tedesco L. Bier-mann scoprì, studiando le code delle comete,che il vento solare soffiava anche quando nonsi osservavano macchie sul Sole.

La coda di una cometa è come un festonesbattuto dal vento.

Quando è stato osservato direttamente ilvento solare?

Non è stato che nel 1962 che si è riusciti aprovare l'esistenza del vento solare. La sonda Mariner 2 riuscì a rilevare diretta-mente il vento solare durante la sua missioneverso Venere.

È stata una grande scoperta, vero?

In realtà, uno scienziato americano, E. Par-ker, aveva sviluppato una teoria del ventosolare quattro anni prima della scopertadella Mariner 2. Aveva predetto che la suavelocità doveva aggirarsi intorno ad alcunecentinaia di chilometri al secondo. Egli stessogli dette il nome di vento solare.

Fin dove arriva il vento solare oltre la Terra?

Esso giunge oltre Saturno e Urano, per poiscontrarsi col gas interstellare. Da qui in poiil vento solare diventa sempre più tenue efreddo. Laddove la pressione del vento so-lare e del gas interstellare si bilanciano, sitrova il confine dell’eliosfera.

Che cosa c’è dopo l’eliosfera?

La temperatura appena fuori l’eliosfera èestremamente alta, circa 8000 gradi. Questa regione contiene sia idrogeno ioniz-zato, come nel vento solare, sia idrogenoneutro, ma è molto tenue. Quegli atomihanno una densità di meno di un decimo diquella del vento solare che fluisce in prossi-mità della Terra.

Ci si aspetta che l'eliosfera debba avere unaenorme coda immersa nel gas interstellare,come la coda di una cometa.

Ora sono sicuro che una coda è davveroqualcosa di importante. Guarda che coda che ho!Non vorresti averne una anche tu, Mol?

Veramente no...

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Un certo numero di satelliti è stato lanciato per osservare il ventosolare ma le loro traiettorie non possono sfuggire dal piano orbi-tale dell'eclittica. Solo la sonda solare Ulisse, lanciata nel 1990, è riuscita ad uscire dal piano orbitale inclinando la sua traiettoria di

quasi 90 gradi grazie all'aiuto dell'immensa forza gravitazionale di Giove!Comunque, non c'erano molte sonde attive allo stesso tempo da poter fornire un'imma-

gine d'insieme del vento solare che si espande nel vasto spazio interplanetario. In realtà, osserva-zioni da terra possono completare le osservazioni da satellite per fornire un quadro d'insieme. Nel1964, A. Hewish e i suoi colleghi all'università di Cambridge scoprirono che onde radio provenientidallo spazio profondo variavano d'intensità nel giro di pochi secondi. Questo fenomeno è simile allosfavillio delle stelle causato dalla turbolenza dell'atmosfera terrestre. La luce di una stella viene dif-fusa in diverse direzioni quando passa attraverso l’atmosfera, che fa sì che la stella scintilli.

Per le onde radio provenienti da una sorgente radio, la diffusione ècausata dalle particelle cariche del plasma del vento solare (vedifigura a sinistra). C'è un numero illimitato di sorgenti radio intutte le direzioni del cielo viste da terra. Lo “scintillio” delle loroonde radio ci fornisce importanti informazioni in breve tempo percapire la struttura del vento solare nello spazio circumsolare, adifferenti distanze latitudinali dal piano orbitale.

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Il Solar-Terrestrial Environment Laboratory (STEL) effettua osservazioni del vento solare per mezzo di telescopi radio situati in quattro differenti siti in Giappone. Uno di essi è aipiedi del monte Fuji (vedi foto in basso). Questo telescopio haun’antenna lunga 100 m (EW) e larga 20 m (NS), che opera ad una frequenza di 327 MHz. La sua enorme superficie riflettente di forma parabolica è formata da migliaia di fili diacciaio inossidabile saldati fra di loro.

L’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) è un ente pubblico che dipende

dal Ministero dell’Università e della Ricerca e opera con diversi altri dicasteri,

il Ministero della Difesa, dell’Ambiente e delle Co-municazioni. L’ASI opera in vari settori della

scienza spaziale e ha un ruolo di primo piano in Eu-ropa (dove l’Italia è il terzo Paese che contribuisce

all’agenzia spaziale europea, ESA) e nei rapporticon la NASA, per la costruzione e l’attività della

stazione spaziale internazionale (ISS). Grazie al-l’ASI, la comunità scientifica italiana ha ottenutosuccessi in astrofisica e cosmologia, nell’esplora-zione spaziale alla scoperta dei segreti di Marte,Giove, Saturno, e nelle osservazioni della Terra.

L'Italia, con l'ASI e l'industria italiana, continua unatradizione di ricerca nella propulsione spaziale

come leader del programma europeo VEGA. L’ASI opera anche nel mercato delle telecomunica-

zioni e della navigazione satellitare.www.asi.it

Il Solar-Terrestrial Environment La-boratory (STEL) della Nagoya Uni-versity è gestito grazie ad unacooperazione inter-universitaria inGiappone. Il suo scopo è quello di promuovere “la ricercasulla struttura e la dinamica del sistema Sole-Terra”, in collaborazione con numerose Univer-sità e Istituti sia in Giappone sia all’estero.Questo Istituto è costituito da quattro Divisionidi ricerca: Ambiente Atmosferico, Ambiente Io-nosferico e Magnetosferico, Ambiente Eliosfe-rico, Studi Integrati. Anche il “Center for Joint Observations andData Processing” è affiliato allo STEL per coordi-nare progetti di ricerca congiunti e costruiredata bases. Nei suoi sette Osservatori/Stazioni distribuiti sututta la nazione, sono condotte osservazioni divari componenti fisici e chimici. www.stelab.nagoya-u.ac.jp

CAWSES è un programma internazionalesponsorizzato da SCOSTEP (Commissione

Scientifica per la fisica delle relazioni Sole-Terra) ed è stato istituito con lo scopo di accre-

scere significativamente la conoscenza dell’ambientespaziale e il suo impatto sulla vita e sulla società. Le funzioni principali di CAWSES sono sostenere e coor-dinare le attività internazionali di osservazione e di svi-luppo di teorie e modelli cruciali per il raggiungimentodi questa conoscenza, di coinvolgere ricercatori deiPaesi sviluppati e in via di sviluppo, e di favorire oppor-tunità per l’educazione degli studenti di ogni livello.CAWSES ha sede presso l’Università di Boston, MA,USA. I quattro temi scientifici di CAWSES sono mo-strati nella figura accanto.

Hayanon

Laureata in Fisica all'Università di Ryukyu, Hayanon,scrittrice e cartoonist, ha contribuito a numerose collanein note riviste, grazie alla sua ampia cultura scientifica ealla conoscenza dei giochi elettronici. Il suo stile coerentee il suo amore per la scienza sono molto apprezzati.www.hayanon.jp

• Che cos’è il vento solare?! è la versione italiana di What is the Solar Wind?! pubblicato in• cooperazione con Kodomo no Kagaku.• Progetto grafico per i contenuti extra a cura del Laboratorio Grafica e Immagini INGV - Istituto Nazionale di •Geofisica e Vulcanologia.• Diffusione telematica per l’Italia a cura di Astro Publishing di Pirlo L. - Via Bonomelli, 106 - 25049 Iseo (BS)•www.astropublishing.com - info@astropublishing.com• La rivista l’Astrofilo è proprietà di Astro Publishing ed è registrata presso il Tribunale di Brescia al n. 51 del•19/11/2008 - Direttore responsabile: Michele Ferrara - Direttore scientifico: Enrico Maria Corsini.

Kodomo no Kagaku (Science for Children)

Kodomo no Kagaku, pubblicato da Seibundo ShinkoshaPublishing Co. Ltd., è una rivista mensile per ragazzi. Sin dal numero iniziale, nel 1924, questa rivista ha sem-pre promosso l'educazione scientifica evidenziando i fenomeni scientifici sotto vari punti di vista. www.seibundo-shinkosha.net