Attività solare

Le stelle sono grandi. Bella da vedere e affascinante, con molti altri segreti. Una di queste stelle è particolarmente grande: il nostro sole. Senza di essa, qui non funzionerebbe nulla, è ciò che guida le nostre vite. Quasi tutta l'energia che utilizziamo proviene dal sole. Sia che utilizziamo l'energia solare immagazzinata dai combustibili fossili, sia che utilizziamo direttamente l'energia solare, il sole ci alimenta.

Per noi radioamatori, il sole ha un altro significato molto speciale. Infatti, è anche la causa principale di ciò che "funziona" sulle onde corte e su altre bande, cioè di quanto possiamo trasmettere quando e dove in tutto il mondo. Le care condizioni di propagazione...

Il funzionamento
di una stella - molto
semplificato

Una stella funziona come una lotta costante tra due forze in equilibrio: la gravità (dall'esterno verso l'interno) e l'energia radiante (dall'interno verso l'esterno).

È la gravità a comprimere la materia di una stella (per lo più idrogeno e un po' di elio). Questa enorme pressione crea alte temperature nel nucleo, la materia della stella diventa un cosiddetto plasma e inizia un processo di fusione. In questo processo, i nuclei atomici degli elementi più leggeri si fondono per formare elementi più pesanti. L'energia rilasciata in questo processo è piccola, ma poiché avviene così spesso, la somma delle radiazioni prodotte è estremamente elevata. Abbastanza alta da creare una pressione di radiazione in grado di resistere alla forza di gravità, altrettanto forte. Questo crea un equilibrio che può essere mantenuto finché il sole ha abbastanza "carburante".

Questa radiazione proveniente dall'interno del sole si presenta a noi come calore e luce dopo alcuni processi di conversione. Inoltre, è presente una percentuale molto elevata di radiazioni non visibili. Si tratta di onde radio fino alla gamma dei raggi X, cioè di forti radiazioni ionizzanti.

Lo scudo protettivo della Terra - fonte di gioia per i radioamatori

Quindi la luce e il calore che arrivano qui sono la fonte primaria di energia per tutta la vita sulla Terra. Per evitare che una quantità eccessiva di queste radiazioni ci raggiunga (e possa anche essere dannosa), la Terra ha un guscio protettivo che assorbe (filtra) e reindirizza parte delle radiazioni. Questa copertura protettiva è composta da diversi strati. Conosciamo bene lo strato inferiore, che contiene l'ossigeno che respiriamo. A questi si aggiungono altri strati con funzioni diverse.

Un'area più in alto viene chiamata "ionosfera". Qui l'aria è già estremamente rarefatta. Questa bassa densità permette alle radiazioni solari di penetrare ed energizzare le molecole dell'aria. Nel processo, gli elettroni vengono rilasciati dal guscio atomico, il che è chiamato ionizzazione del gas. Ed è proprio questa ionizzazione che fa sì che le onde radio vengano diffratte da questi strati e deviate verso la terra. Improvvisamente il nostro segnale radio arriva "dietro l'angolo" e, se tutto va bene, anche in tutto il mondo.

La deflessione del segnale radio negli strati della ionosfera dipende da diversi parametri. Tra le altre cose, è importante la densità media delle molecole, che può cambiare nel tempo. E naturalmente la forza della radiazione solare è di grande importanza. E anche questo è soggetto a varie fluttuazioni.

cicli importanti per i radioamatori.

Ogni giorno

Vediamo un cambiamento molto spesso: il cambiamento del giorno e della notte. Di notte, senza irradiazione, la ionizzazione scompare dopo pochi minuti o ore. Questo ha effetti diversi a seconda della frequenza. Sulle onde lunghe e medie, gli strati di attenuazione scompaiono e di notte si sentono improvvisamente le stazioni di tutta Europa. Sulle onde corte, la diffrazione scompare e dove prima si potevano ascoltare le stazioni dell'Asia o degli Stati Uniti, ora non si sente nulla.

ogni anno

Possiamo osservare un ritmo diverso ogni anno. Il fattore decisivo è l'angolo di arrivo dei raggi solari. In inverno, l'angolo è molto piatto nell'emisfero settentrionale della Terra e anche la durata del giorno è breve, l'apporto di energia nella ionosfera è minore. In estate, l'angolo è molto ripido e il sole può avere un effetto molto più lungo a causa dell'alta quota. Di conseguenza, l'apporto di energia è molto più elevato, gli strati smorzanti smorzano più a lungo e gli strati diffrattivi hanno un effetto più prolungato. Di conseguenza, in inverno "funziona" meglio sulle bande più basse (160m, 80m), ad esempio, perché c'è meno rumore e si sente meglio. In estate si verificano effetti sulle HF e VHF che non possono essere osservati in altri periodi dell'anno. Un esempio è la cosiddetta propagazione "Sporadica-E" sulle bande superiori (6m e oltre).

Il ciclo solare di 11 anni

C'è poi un altro ciclo molto importante: il cambiamento della magnetizzazione del Sole, che si ripete ogni 11 anni. Il Sole (e presumibilmente ogni altra stella) è una gigantesca dinamo, cioè un qualcosa che ruota e che ha un campo elettrico e magnetico. Abbiamo osservato che il campo magnetico del Sole si inclina, cioè inverte la polarità, ogni 11 anni circa. Dopo due cicli di questo tipo, il polo nord magnetico torna al punto di partenza, per cui si dovrebbe parlare di un ciclo di 22 anni. Ma poiché ogni processo di ribaltamento da nord a sud e da sud a nord ci sembra uguale, stiamo parlando di un ciclo di 11 anni.

I processi fisici del sole che portano a questo ciclo non sono ancora del tutto noti. Numerosi scienziati di tutto il mondo stanno conducendo un'intensa attività di ricerca. Importanti per noi radioamatori sono le variazioni dell'intensità delle radiazioni solari e la relativa variazione della ionizzazione nell'atmosfera terrestre.

Ogni 11 anni si verifica un massimo di attività solare. In questo momento di massimo, la radiazione solare è molto più elevata e anche più turbolenta rispetto al minimo. Questo massimo di attività dura alcuni mesi. L'aumento dell'attività dal minimo al massimo è più ripido, mentre il cambiamento dal massimo al minimo è più piatto. Un segno visibile dell'aumento dell'attività solare sono le macchie solari, ossia aree più scure sulla superficie che possono essere osservate con un'ottica speciale (attenzione, non guardare mai direttamente il sole con occhi non protetti!). Il prossimo massimo di attività solare è previsto per il 2025.

Forte al massimo -
brillamenti
solari

Il massimo e il periodo che lo precede sono accompagnati da frequenti eruzioni sulla superficie del Sole, i cosiddetti "brillamenti". Questi brillamenti hanno spesso un impatto diretto sulla propagazione delle onde radio in onde corte, poiché sono quasi sempre associati a forti esplosioni di radiazioni. Queste radiazioni arrivano sulla Terra dopo poco tempo (di solito pochi minuti) e possono causare notevoli interferenze.

Questo perché un eccesso di radiazioni non favorisce la ionizzazione degli strati superiori dell'atmosfera, che in realtà è utile per noi. Se la radiazione è troppo forte, la proprietà di diffrazione spesso si interrompe completamente e molto rapidamente, provocando un "blackout radiofonico" totale sul lato della Terra rivolto verso il sole. Questo blackout può durare fino a una o due ore.

Questo per quanto riguarda l'effetto della radiazione "veloce" di un brillamento. Spesso, tuttavia, tale eruzione è accompagnata da un'espulsione di massa dal Sole. In questo caso, la massa ionizzata viene espulsa dal campo gravitazionale del Sole a causa dell'improvvisa rottura del campo magnetico solare e viene trasportata nello spazio. La velocità di queste nubi di materia varia, ma in ogni caso è molto più lenta della radiazione dell'eruzione che le ha provocate. Osserviamo il loro arrivo solo pochi minuti dopo l'evento. Le espulsioni di massa di solito arrivano sulla Terra dopo uno o tre giorni, se non addirittura dopo.

Eruzioni con espulsione di massa

Tali eruzioni associate a un'espulsione di massa solare sono chiamate "CME", espulsioni di massa coronale. Sono caratterizzati dalla direzione (verso o oltre la Terra), dalla velocità e dalla forza e direzione del campo magnetico associato.

Se una CME di questo tipo è diretta verso la Terra, può avere conseguenze di vasta portata per noi. Da un punto di vista puramente statistico, la maggior parte di queste eruzioni con espulsioni di massa non avviene in direzione della Terra. È giusto così, perché gli effetti possono essere drastici o addirittura catastrofici nel caso di eventi molto forti. L'effetto più bello è l'aurora, cioè le luci polari ai poli nord e sud. In questo caso, la materia dell'ejecta arriva sulla Terra dopo ore o giorni e, poiché le molecole sono elettricamente cariche, viene deviata verso i poli dal campo magnetico terrestre. Questo può influire sulla propagazione radiofonica. Conseguenze concrete per i radioamatori sono, ad esempio, i fenomeni di riflessione in VHF durante l'aurora. Ma anche condizioni di propagazione fortemente disturbate sulle onde corte...

Conseguenze meno piacevoli di queste espulsioni di massa dirette verso la Terra sono le influenze sui satelliti e sulle apparecchiature tecniche sulla Terra. I satelliti possono essere danneggiati o addirittura distrutti nelle loro singole funzioni dal forte campo elettrico. Se questo dovesse colpire il sistema mondiale di navigazione satellitare GPS, potrebbe avere effetti di vasta portata su tutti noi.

Un altro effetto è l'induzione di forti correnti nelle linee di trasmissione elettrica della nostra alimentazione globale. Anche in questo caso si sono verificati eventi che hanno portato all'interruzione temporanea delle sottostazioni, con conseguente interruzione di corrente per molte abitazioni, ospedali, aziende (frigorifere!) e impianti industriali. Si tratta di conseguenze che possono riguardare tutti noi, radioamatori e non.

Osservare il sole come radioamatore

Quali sono dunque le possibilità per i radioamatori di osservare l'attività del Sole? E quindi capire i suoi effetti sulle condizioni di propagazione in onde corte e VHF?

R, F, A, k - Le quattro misure più importanti

L'attività del sole viene misurata con molti valori. Quattro di essi sono molto importanti per noi il numero relativo di macchie solari "R", un rapporto che indica la quantità di macchie solari attualmente presenti; e il flusso solare "F", l'intensità della radiazione in una particolare parte dello spettro radio (a 2695 MHz, la linea di attività dell'idrogeno eccitato). L'indice geomagnetico "A" descrive l'influenza dell'apporto di massa solare (radiazione di particelle) nella ionosfera.

L'indice geomagnetico "k" descrive lo stato del campo magnetico terrestre, se è tranquillo o disturbato da eventi solari.

Esistono anche altri valori misurati, determinati dagli osservatori solari distribuiti in tutto il mondo. Riassumono i processi temporali e mostrano quindi alcune tendenze e cambiamenti. Ne sono un esempio gli indici planetari "Kp" e "ap", che non verranno discussi ulteriormente in questa sede.

dell'indice relativo delle macchie solar

I valori dell'indice relativo delle macchie solari "R" vanno da circa 10 in un minimo a 150 in un tipico massimo. Regola semplice: più alto è il valore 'R', maggiori sono le possibilità di 'buone condizioni', soprattutto sulle bande più alte. Tuttavia, aumentano anche le possibilità di una tempesta solare, che può causare gravi interferenze e persino la perdita completa delle comunicazioni in onde corte.

Solar Flux

Il flusso solare mostra valori di 50-70 al minimo e fino a 200 al massimo dell'attività. Vale la stessa regola di cui sopra: valori più alti soddisfano i radioamatori, ma comportano anche il pericolo di interferenze.

Ingresso di massa

A valori intorno a 10 c'è stata e c'è poca immissione di massa nella ionosfera, la situazione è tranquilla, non ci si può aspettare quasi nessuna interferenza. Il valore può aumentare bruscamente all'arrivo di una CME diretta dalla Terra; il valore massimo è di circa 30. Un valore così elevato indica un forte flusso di particelle dal Sole alla Terra. Di conseguenza, può verificarsi un'aurora, ma anche condizioni di propagazione erraticamente migliori sulle bande più basse, che possono durare per diverse ore.

Stato del campo magnetico terrestre

In questo caso viene fornito un valore da 0 a 9, sintetizzato da altri dati osservativi. Piccolo valore = magnetosfera tranquilla = buono per noi; valore elevato = magnetismo turbolento = cattivo per noi radioamatori.

Guardiamo al prossimo massimo solare nel 2025!

L'attività solare è un processo molto complesso che non comprendiamo ancora appieno e che deve essere ulteriormente studiato. Per noi radioamatori, quindi, questo non solo ha implicazioni dirette sulle condizioni di propagazione, ma rappresenta anche un campo di ricerca a cui noi radioamatori possiamo certamente partecipare. In ogni caso, è affascinante da osservare e ci aiuta a raggiungere i nostri obiettivi (molti paesi DXCC!) più velocemente e meglio. Aspettiamo con ansia il prossimo massimo solare nel 2025!

FAQ

Cosa sono le macchie solari?

Le macchie solari sono fenomeni temporanei sulla superficie del sole che appaiono più scure rispetto alle aree circostanti. Sono zone di intensa attività magnetica e possono durare da pochi giorni a diversi mesi.

Come influiscono le macchie solari sulle comunicazioni radio?

Le macchie solari possono avere un impatto significativo sulle comunicazioni radio. Sono la causa delle emissioni solari che possono influenzare la ionosfera terrestre. Queste emissioni possono disturbare o migliorare la potenza del segnale nelle comunicazioni radio ad alta frequenza.

Con quale frequenza si verificano le macchie solari?

La frequenza delle macchie solari varia secondo un ciclo di circa 11 anni. Questo ciclo, noto come ciclo solare, ha periodi di alta attività, chiamati massimo solare, e periodi di bassa attività, chiamati minimo solare.

Che cos'è l'indice SSN?

L'indice SSN (Sunspot Number) misura il numero di macchie solari e viene utilizzato per determinare l'attività solare. Un indice SSN più alto indica una maggiore attività solare e quindi un impatto potenzialmente maggiore sulle comunicazioni radio.

Qual è il significato delle previsioni del ciclo solare per i radioamatori?

Per i radioamatori, le previsioni del ciclo solare sono importanti per valutare la qualità delle comunicazioni radio. Le conseguenze concrete per i radioamatori sono, ad esempio, i fenomeni di riflessione in VHF in corrispondenza dell'aurora. Ma anche condizioni di propagazione fortemente disturbate sulle onde corte. Le fasi di bassa attività spesso consentono collegamenti radio più stabili, ma di minore portata.

Attività solare

Il funzionamento di una stella - molto semplificato

Lo scudo protettivo della Terra - fonte di gioia per i radioamatori

cicli importanti per i radioamatori.

Ogni giorno

ogni anno

Il ciclo solare di 11 anni

Forte al massimo - brillamenti solari

Eruzioni con espulsione di massa

Osservare il sole come radioamatore

R, F, A, k - Le quattro misure più importanti

Dove possono trovare dati aggiornati i radioamatori?

Intervista con Hartmut Büttig DL1VDL

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Guardiamo al prossimo massimo solare nel 2025!

FAQ

Intervista con Hartmut Büttig, DL1VDL

Come si è avvicinato all'attività solare e alle previsioni per i radioamatori?

Come vedi tu l'attuale ciclo di attività solare? Normale? Sopra o sotto la media?

Quali consigli hai tu per i nuovi arrivati fino al prossimo massimo? Come possono trarne il massimo beneficio?

Quali fonti di informazione consigliate a un radioamatore attivo per conoscere l'attuale attività solare e gli effetti sul tempo metereologico?

ANCORA DOMANDE?

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