Geomagnetic data reveal unusual nature of recent solar minimum

SunSun (Photo credit: gr33n3gg)

From the American Geophysical Union weekly highlights:

Key Points

  • Minimum 23-24 showed recurrence intervals of 9.0 and 6.7-d
  • Historical geomagnetic activity data show that minimum 23-24 was unusual
  • The heliosphere during minimum 23-24 had unusual sectorial structure

Since the mid-1800s, scientists have been systematically measuring changes in the Earth’s magnetic field and the occurrence of geomagnetic activity. Such long- term investigation has uncovered a number of cyclical changes, including a signal associated with 27-day solar rotation. This is most clearly seen during the declining phase and minimum of each 11-year solar cycle, when the Sun’s magnetic dipole is sometimes tilted with respect to the Sun’s rotational axis. With the Sun’s rotation and the emission of solar wind along field lines from either end of the solar magnetic dipole, an outward propagating spiral-like pattern is formed in the solar wind and the interplanetary magnetic field that can drive 27-day, and occasionally 13.5-day, recurrent geomagnetic activity. Recurrent geomagnetic activity can also be driven by isolated and semipersistent coronal holes, from which concentrated streams of solar wind can be emitted.

During the most recent solar minimum, which took place from 2006 to 2010, however, several researcher groups noticed 6.7-day and 9-day recurrent changes in geomagnetic activity, and similar patterns in the interplanetary magnetic field, and the solar wind.

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Shock en la ciencia del clima: reconocen que el Sol existe

Por Anthony Watts
WattsUpWithThat.com
Septiembre 24, 2010

Ayer vi esto en la web pero decidí esperar hasta hoy en caso de que desapareciese. Es realmente sorprendente ver que el New Scientist dedica una historia, y mucho menos un editorial diciendo que el sol juega un papel en el clima.

Estos son algunos extractos.

La idea de que los cambios en la actividad del sol puede influenciar al clima está haciendo un retorno, después de años de vilipendio y desprecio, gracias a grandes avances en nuestra comprensión de la atmósfera.


Hasta ahora, hay tres mecanismos que han salido a la luz. Ver el diagrama que sigue.


Gráfico traducido y adaptado por Eduardo Ferreyra

Lo que mejor se comprende es lo que se conoce como el “efecto de arriba-abajo”, descrito por Mike Lockwood, también en la Universidad de Reading, y Joanna Haigh del Imperial College London. Aunque el brillo del sol no cambia mucho durante los máximos y mínimos solares, el tipo de radiación que emite sí lo hace. Durante el máximo el sol emite más radiación ultravioleta, que es absorbida en la estratosfera. Esto la calienta generando vientos en grandes alturas. Aunque el mecanismo exacto no está completa-mente claro, esto parece tener efectos contundentes sobre el tiempo regional: los fuertes vientos estratosféricos llevan a una Corriente de Chorro fuerte.

leer todo el artículo

¿Adiós a las manchas solares?

Los científicos que han estudiado las manchas de sol durante las últimas dos décadas han llegado a la conclusión de que el campo magnético que gatilla su formación estuvo dismi-nuyendo de manera continua. Si la actual tendencia continúa para 2016 la cara del sol no tendrá más manchas y permanecerá de esa manera durante décadas –un fenómeno que en el Siglo 17 coincidió con un prolongado período de enfriamiento de la Tierra.

Las manchas de sol aparecen cuando subidas del campo magnético del sol atrapa plasma ionizado –o gas super calentado, cargado eléctricamente- en la superficie. Normalmente el gas liberaría su calor y se hundiría nuevamente por debajo de la superficie, pero el campo magnético inhibe este proceso.

Desde la Tierra, la relativamente fría superficie de gas se ve como una peca oscura sobre la superficie del sol. Los astrónomos estuvieron observando y contando las manchas de sol desde que Galileo co-menzó con esa práctica a principios del siglo 17. De esos estudios los científicos han sabido desde hace mucho tiempo que el sol pasa por ciclos de 11 años, donde el número de manchas de sol hace un pico durante un período conocido como el “máximo solar” y cae –algunas veces hasta cero- durante un tiempo de inactividad llamado “mínimo solar.”

El último mínimo solar debería haber finalizado el año pasado, pero algo peculiar estuvo ocurriendo. Aunque los mínimos solares duran normalmente unos 16 meses, el actual mínimo se ha estirado hasta 26 meses –el más largo en un siglo. Una razón, de acuerdo con un estudio presentado al Simposio 2273 de la Unión Internacional Astronómica, un coloquio online, es que la fuerza del campo magnético de las manchas solares parece estar desvaneciéndose.

Desde 1990 los astrónomos solares Mathew Penn y William Livingstone, del Observatorio Solar Nacional en Tucson, Arizona, han estado estudiando la fuerza magnética de las manchas solares usando una medida llamada la “hendidura Zeeman”. Bautizada así e honor al físico holandés que lo descubrió, la hendidura es la distancia que aparece ente un par de líneas en el espectrograma de la luz emitida por los átomos de hierro en la atmósfera del Sol. Mientras más ancha la hendidura, mayor es la intensidad del campo magnético que la creó.

Después de examinar la hendidura Zeeman de 1500 manchas de sol, Penn y Livingstone concluyeron en que la fuerza promedio del campo magnético de las manchas de sol ha declinado desde 2700 gauss a unos 2000 gauss. La fuerza promedio del campo magnético de la Tierra es menos de 1 gauss. La razón para la disminución no está muy bien comprendida, pero si la tendencia continúa la fuerza del campo magnético de las manchas caerá a 1500 gauss hacia el año 2016. A causa de que 1500 gauss es el mínimo requerido para la producción de manchas de sol, dice Livingstone, a ese nivel no será posible su formación.

El fenómeno ha ocurrido anteriormente. Las manchas de sol desaparecieron casi completamente entre 1645 y 1715 durante un período llamado el Mínimo Maunder, que coincidió con décadas de temperatu-ras inferiores a la normal en Europa, conocida como la Pequeña Edad de Hielo. Pero Livingstone previe-ne que la predicción de “cero manchas” podría ser prematura. “Podría no ocurrir,” dice. “Sólo el pasaje del tiempo dirá si el ciclo solar volverá a aumentar.” Pero, añade, “No hay ninguna duda de que actual-mente las manchas de sol no están para nada saludables.” En vez de las robustas manchas rodeadas por zonas tipo halo llamadas “penumbra”, como se vieron durante el último máximo solar (ver foto), la mayor parte de las manchas hoy se ven “más bien con una visera,” con poca o ninguna penumbra.


Raquíticas. Sin la penumbra (como puede verse en la foto en amarillo)
las manchas de sol actuales son magnéticamente raquíticas

“Esta es una secuencia de observaciones muy interesantes,” dice el físico solar Scott McIntosh, del Centro Nacional de Investigaciones Atmosféricas en Boulder, Colorado. Los investigadores “han analizado la información muy cuidadosamente y la tendencia parece ser real,” dice. McIntosh

El físico solar Davida Hathaway del Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, concuerda pero con una advertencia. “Es un estudio importante,” dice. “Pero los cálculos del campo magnético de las manchas no toman en cuenta una cantidad de pequeñas manchas que aparecieron durante el último máximo solar. Esas manchas de sol tienen campos magnéticos más débiles que, si no se incluyen pueden hacer que el promedio del campo magnético de las manchas parezca más alto de lo que realmente es.”

Publicado en SOL

Hathaway on the solar conveyor belt and deep solar minimum

From NASA News: Solar ‘Current of Fire’ Speeds Up

What in the world is the sun up to now?

In today’s issue of Science, NASA solar physicist David Hathaway reports that the top of the sun’s Great Conveyor Belt has been running at record-high speeds for the past five years.

“I believe this could explain the unusually deep solar minimum we’ve been experiencing,” says Hathaway. “The high speed of the conveyor belt challenges existing models of the solar cycle and it has forced us back to the drawing board for new ideas.”

The Great Conveyor Belt is a massive circulating current of fire (hot plasma) within the sun. It has two branches, north and south, each taking about 40 years to complete one circuit. Researchers believe the turning of the belt controls the sunspot cycle.

Above: An artist’s concept of the sun’s Great Conveyor Belt. [larger image]

Hathaway has been monitoring the conveyor belt using data from the Solar and Heliospheric Observatory (SOHO). The top of the belt skims the surface of the sun, sweeping up knots of solar magnetism and carrying them toward the poles. SOHO is able to track those knots—Hathaway calls them “magnetic elements”–and thus reveal the speed of the underlying flow.

“It’s a little like measuring the speed of a river on Earth by clocking the leaves and twigs floating downstream,” Hathaway explains.SOHO’s dataset extends all the way back to 1996 and spans a complete solar cycle. Last year, Lisa Rightmire, a student of Hathaway from the University of Memphis, spent the entire summer measuring magnetic elements. When she plotted their speeds vs. time, she noticed how fast the conveyor belt has been going.

A note about “fast”: The Great Conveyor Belt is one of the biggest things in the whole solar system and by human standards it moves with massive slowness. “Fast” in this context means 10 to 15 meters per second (20 to 30 miles per hour). A good bicyclist could easily keep up.

Below: The velocity of the Great Conveyor Belt (a.k.a. “meridianal flow”) since 1996. Note the higher speeds after ~2004. credit: Hathaway and Rightmire, 2010. [larger image]

The speed-up was surprising on two levels.

First, it coincided with the deepest solar minimum in nearly 100 years, contradicting models that say a fast-moving belt should boost sunspot production. The basic idea is that the belt sweeps up magnetic fields from the sun’s surface and drags them down to the sun’s inner dynamo. There the fields are amplified to form the underpinnings of new sunspots. A fast-moving belt should accelerate this process.

So where have all the sunspots been? The solar minimum of 2008-2009 was unusually deep and now the sun appears to be on the verge of a weak solar cycle.

Instead of boosting sunspots, Hathaway believes that a fast-moving Conveyor Belt can instead suppress them “by counteracting magnetic diffusion at the sun’s equator.” He describes the process in detail in Science (“Variations in the Sun’s Meridional Flow over a Solar Cycle,” 12 March 2010, v327, 1350-1352).

The second surprise has to do with the bottom of the Conveyor Belt.

SOHO can only clock the motions of the visible top layer. The bottom is hidden by ~200,000 kilometers of overlying plasma. Nevertheless, an estimate of its speed can be made by tracking sunspots.

“Sunspots are supposedly rooted to the bottom of the belt,” says Hathaway. “So the motion of sunspots tells us how fast the belt is moving down there.”

He’s done that—plotted sunspot speeds vs. time since 1996—and the results don’t make sense. “While the top of the conveyor belt has been moving at record-high speed, the bottom seems to be moving at record-low speed. Another contradiction.”

Above: An artist’s concept of the Solar Dynamics Observatory (SDO). Launched in Feb. 2010, SDO will be able to look inside the sun to study the conveyor belt in greater detail, perhaps solving the mysteries Hathaway and Rightmire have uncovered. [larger image]

Could it be that sunspots are not rooted to the bottom of the Conveyor Belt, after all? “That’s one possibility” he notes. “Sunspots could be moving because of dynamo waves or some other phenomenon not directly linked to the belt.”

What researchers really need is a good look deep inside the sun. NASA’s Solar Dynamics Observatory, launched in February 2010, will provide that when its instruments come online later this year. SDO is able to map the sun’s interior using a technique called helioseismology. SOHO can do the same thing, but not well enough to trace the Great Conveyor Belt all the way around. SDO’s advanced sensors might reveal the complete circuit.

And then…? “It could be the missing piece we need to forecast the whole solar cycle,” says Hathaway.

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Il Periodo Caldo Medievale e lo sviluppo della civiltà

Con tutta probabilità, il riscaldamento non ebbe ripercussioni negative sulla storia dell’Umanità, mentre molto più importanti furono le guerre e le epidemie, a provocare fame e carestie.

 

immagine articolo 16699http://sohowww.nascom.nasa.gov: L’immagine attuale della nostra Stella, principale “imputata” dei cambiamenti climatici quali il riscaldamento medievale ed il raffreddamento della Piccola Età Glaciale.

 

Marco Rossi: 29-11-2009 ore 10:20

Conosciamo bene la storia della conquista Vichinga della Groenlandia, colonozziata dagli islandesi capeggiati da Erik il Rosso attorno all’anno 1000 D.C., e che divenne, nei secoli successivi, una colonia ricca e prosperosa. Nel momento del suo massimo fulgore, la “gelida” Groenlandia ospitò oltre 3000 persone, circa 190 fattorie ed una sede vescovile. La colonizzazione dell’Isola venne favorita da quel periodo climatico caldo noto come Periodo Caldo Medievale, che causò una ritirata dei ghiacci e una conseguente maggior facilità di navigazione nei freddi mari dell’estremo nord del mondo.

E riguardo ai ghiacci polari, oltre alla ridotta estensione dedotta dai viaggi effettuati dai Vichinghi in Groenlandia, abbiamo anche un riscontro da parte dell’Islanda, mite e prospera come non mai, e dove nel XI Secolo, sono probabilmente scomparsi totalmente i ghiacci polari dalle coste settentrionali dell’isola, e per un periodo di oltre 100 anni, fenomeno che non si è più verificato, così a lungo, nei Secoli successivi.

Inoltre, si è assistito alla rarefazione, per non dire scomparsa, in Europa, degli episodi rigidi invernali, in particolare tra il X e l’XI Secolo, quando, nel corso di questi circa duecento anni, non si hanno notizie di episodi quali il gelo della Laguna Veneta, o di altri importanti corsi d’acqua italiani od europei, se non in due unici episodi (1010-11 e 1092-93).

Infine, impossibile non citare la prosperità economica del Medioevo, dove le carestie derivarono principalmente dalle molte guerre e dalle malattie, ma la coltivazione del grano e degli altri cereali era favorita da un clima più caldo ed asciutto. Il nemico dei cereali è principalmente, infatti, il clima umido, che fa marcire le piante e sviluppare le aggressioni delle muffe.

A dimostrazione di questo, la più grande carestia del Medioevo avvenne nel decennio 1310-20, caratterizzato da un clima piovosissimo e freddo, che praticamente impedì la coltivazione del grano per alcuni anni consecutivi.

Le cavallette africane invasero a più riprese il nostro Continente, spingendosi a volte fino all’Ungheria od alla Germania, o, addirittura, alla Penisola Scandinava.

In Francia si espansero i boschi di querce, ampi ed adatti ad un clima più caldo, il che favorì l’allevamento del bestiame al di sotto di essi, in quanto boschi radi, aumentando la prosperità contadina.

In Inghilterra si coltivò la vite, e si produsse vino per alcuni secoli, fino a latitudini anche oggi impensabili, se non con cultivar apposite selezionate e sistemi di coltivazione moderni.

Tutta questa serie di indizi “storici”, sembra dimostrare che nel periodo Medievale il clima fosse caldo almeno quanto il mite periodo attuale, in alcune zone probabilmente anche di più, anche se, come detto, manca la controprova delle misurazioni termometriche.

Ma quale sarebbe la causa naturale di questi cambiamenti climatici dell’ordine di Secoli?

Il Sole resta il primo imputato, con le sue variazioni di attività, correlate abbastanza bene con l’alternanza dei periodi di caldo e di freddo sul nostro Pianeta.
Vi sono testimonianze di una elevata attività solare nel IX Secolo, con aurore boreali frequenti anche alle latitudini mediterranee.

Tuttavia, non è detto che ciò che portò ad un riscaldamento climatico nel periodo medievale sia lo stesso fattore responsabile del Global Warming attuale; anzi sappiamo che il mondo della ricerca climatologica ha indirizzato le sue attenzioni maggiormente alle variazioni della concentrazione di CO2 in atmosfera, sebbene la variante solare sia stata recentemente rivalutata da alcuni studiosi.

Vi è da rimarcare, infine, che nel Medioevo il grande riscaldamento climatico non ha danneggiato l’Umanità, rendendo anzi più prospera l’agricoltura su molte zone.