Come sappiamo se una CME è diretta verso la Terra e quando arriverà?

Quando un'eruzione o brillamento solare si verifica allora non sappiamo immediatamente se ha lanciato un'esplosione di massa coronale (CME). Anche se un'esplosione di massa coronale è eruttata nello spazio, non ci sono garanzie che sia diretta verso la Terra. In questo articolo vi mostreremo i metodi che potete usare per determinare se un'esplosione di massa coronale eruttata dal Sole, sia mirata alla Terra e quando potrebbe arrivare.

1. Usare il monitor del flusso di protoni

Sul nostro sito web troverete un grafico di dati che mostra la quantità di protoni solari ≥10 MeV misurata vicino alla Terra. Durante le enormi esplosioni sul Sole può essere innescata una tempesta di radiazione solare. I protoni solari sono lanciati nello spazio e possono viaggiare a velocità vicine alla velocità della luce in eventi estremi. Sono le prime particelle ad arrivare alla Terra, quindi una tempesta di radiazioni solari può svilupparsi molto rapidamente dopo un evento principale sul Sole. Questi protoni solari sono un buon indicatore che si è verificato un evento solare eruttivo che potrebbe aver lanciato un'espulsione di massa coronale nello spazio. Mentre possiamo essere abbastanza confidenti che un'espulsione di massa coronale sia stata lanciata nello spazio, non è il modo ideale per determinare se l'espulsione di massa coronale sia diretta verso la Terra poiché queste particelle tendono a seguire il campo magnetico interplanetario: la spirale di Parker. Si è verificato di vedere una tempesta di radiazioni solari sulla Terra sebbene l'espulsione di massa coronale associata non avesse un componente diretto verso la Terra. Questo spesso si verifica durante eventi vicini al lembo occidentale, ma in rari casi, anche i protoni da eventi solari principali dal lato lontano hanno raggiunto il nostro pianeta.

Tempesta di radiazioni solari

Immagine: Un esempio del grafico dei protoni solari di ≥10 MeV che potete trovare sul nostro sito web. Questo grafico mostra il flusso di protoni solari di ≥10 MeV vicino alla Terra il 14 luglio 2000 quando si è verificato un brillamento solare principale X5.7. Vediamo un forte aumento nella quantità di protoni solari di ≥10 MeV alle 10.35 UTC, solo 32 minuti dopo l'inizio del brillamento solare. Una tempesta di radiazioni solari forte S3 si è sviluppata rapidamente.

2. Usare immagini del coronografo SOHO/LASCO

Il modo migliore per assicurarsi che un'espulsione di massa coronale sia diretta verso la Terra è con l'aiuto di immagini prese dagli strumenti coronografici C2 e C3 di LASCO, situati sul veicolo spaziale SOHO (Osservatorio Solare ed Eliosferico). SOHO guarda il Sole dalla prospettiva terrestre così che le espulsioni di massa coronale dirette verso la Terra siano identificate facilmente. Le espulsioni di massa coronale dirette verso la Terra compariranno come aloni di espulsioni di massa coronale parziali o interi mentre si propagano lontano dal Sole. Tenete a mente che le immagini da SOHO non sono sempre in tempo reale e spesso dovete attendere diverse ore per nuove immagini, dunque ci potrebbe spesso volere un po' prima di sapere con certezza se un'espulsione di massa coronale abbia o no un componente diretto verso la Terra.

Sotto abbiamo due ottimi esempi di come potrebbe comparire un'espulsione di massa coronale sulle immagini provenienti dal pacchetto dello strumento SOHO/LASCO. L'animazione sulla sinistra mostra un'espulsione di massa coronale come vista dallo strumento C2 di SOHO/LASCO diretta verso nord e che non impatta sulla Terra. Non c'è alcun contorno dell'alone quindi possiamo facilmente concludere che questa nuvola di plasma non sia diretta verso la Terra. Sulla destra comunque vediamo un alone completo dell'espulsione di massa coronale come visto da C2 di SOHO/LASCO. Il contorno di quest'espulsione di massa coronale forma un cerchio perfetto che ingolfa l'intero campo di vista di LASCIO. Ciò significa una di queste due cose: il plasma potrebbe essere diretto verso di noi o lontano da noi.

Una CME vista da SOHO/LASCOCME ad alone intero

Se non siamo sicuri che un'esplosione di massa coronale rilevata nelle immagini di LASCO provengono dal disco solare rivolto verso la Terra forse a causa di nessun segno chiaro di un'eruzione, possiamo guardare alle immagini fatte dalla missione STEREO (Osservatorio delle Relazioni Solari-Terrestri). La missione STEREO consiste di due veicoli spaziali denominati STEREO Ahead e STEREO Behind. Questi osservano il lato lontano del Sole. L'immagine di STEREO e SOHO combinate ci daranno una rappresentazione 3D dell'esplosione di massa coronale e ci diranno se l'esplosione di massa coronale è diretta verso la Terra o in allontanamento dalla Terra. Le immagini da entrambe le missioni SOHO e STEREO si possono trovare sul sito web.

Usando tutte le immagini disponibili dalle missioni SOHO e STEREO, gli scienziati della meteorologia spaziale possono calcolare la velocità di partenza e stabilire un Tempo di Arrivo Stimato (ETA) per l'esplosione di massa coronale. Dopo aver finito con i loro rapporti puoi guardare sul nostri sito e guardare i modelli del vento solare e i rapporti giornalieri dalla SWPC della NOAA per vedere quando è previsto l'arrivo dell'esplosione di massa coronale. Il team di SpaceWeatherLive fornirà anche un'analisi durante gli eventi maggiori.

3. Usare il Software Cactus SIDC

Il Centro di Analisi dei Dati delle Influenze Solari belga (SIDC) ha sviluppato il programma CACTUS che sta per Monitoraggio delle CME Assistito Informatico. Scansiona automaticamente le immagini da SOHO/LASCO per determinare se un'esplosione di massa coronale potrebbe colpire o no la Terra. Mostrerà se un'esplosione di massa coronale è un alone o un alone parziale di massa coronale e determina anche la velocità di decollo dell'esplosione di massa coronale che renderà possibile determinare quando potrebbe arrivare l'esplosione di massa coronale.

Rilevamento di CME CACTUS

4. Usare il Grafico di EPAM

EPAM sta per il Monitor di Elettroni, Protoni e Alfa ed è uno strumento sul satellite ACE che misura gli elettroni e i protoni che sono inviati con il vento solare. È uno strumento molto utile per sapere se l'esplosione di massa coronale è diretto verso la Terra e quando arriverà. Lo renderemo un po' chiaro con alcuni grafici dell'EPAM. Sotto potete trovare un grafico dell'EPAM come può comparire qualche ora dopo un'eruzione solare.

Grafico EPAM proprio dopo un brillamento solare

Quando si verifica un'enorme esplosione sul Sole, elettroni e protoni sono scagliati via dal Sole nello spazio. Gli elettroni e i protoni sono espulsi con il flusso del vento solare. Immediatamente dopo un evento che ha lanciato un'esplosione di massa coronale, il grafico dell'EPAM mostrerà anche un aumento stabile. Questo spesso indica che una parte dell'esplosione di massa coronale sia diretto verso la Terra. Se mettiamo tutto insieme e sappiamo che un'esplosione di massa coronale è diretta verso la Terra... resta una domanda critica: quando arriverà l'esplosione di massa coronale?

Quando arriva la CME?

Una volta che sappiamo la velocità dell'esplosione di massa coronale, possiamo determinare noi stessi quando potrebbe arrivare. Con la seguente tabelle puoi determinare quanto ci vorrà per l'esplosione di massa coronale per viaggiare dal Sole alla Terra ammesso che non rallenti lungo la via. Gli orari elencati sotto sono solo una guida. È comune per le esplosioni di massa coronale arrivare in anticipo o più tardi dell'orario di arrivo previsto con un margine talvolta di 6 o più ore!

Velocità della CME (km/s) Tempo di viaggio (ore) Giorni Ore
300 138,88 5 18.88
400 104,16 4 8,16
500 83.33 3 11.33
600 69.44 2 21.44
700 59.52 2 11.52
800 52.08 2 4.08
900 46.30 1 22.30
1000 41.67 1 17.67
1100 37.88 1 13.88
1200 34.72 1 10.72
1300 32.05 1 8.05
1400 29.76 1 5.76
1500 27.78 1 3.78
1600 26.04 1 2.04
1700 24.51 1 0.51
1800 23.15 0 23.15
1900 21.93 0 21.93
2000 20.83 0 20.83
2100 19.84 0 19.84
2200 18.94 0 18.94

Determina l'impatto usando il monitor dell'EPAM

Una volta che un'esplosione di massa coronale è lanciata e abbiamo determinato che è diretta verso la Terra, l'unica cosa che possiamo fare è aspettare e guardare il grafico dell'EPAM. Gran parte delle esplosioni di massa coronale formano un'onda d'urto davanti alla nuvola di plasma stessa e questo accelera i protoni che misurare con l'aiuto dello strumento dell'EPAM su ACE. Vedremo come il grafico dei protoni continua a salire fino all'arrivo dell'espulsione di massa coronale. Il primo aumento nel grafico (proprio dopo un'eruzione solare) è chiamata fase di "inizio". Continua ad aumentare lentamente (fase di accelerazione) all'avvicinarsi dell'espulsione di massa coronale. Poche ore prima dell'arrivo reale dell'espulsione di massa coronale avviene un nuovo e più netto aumento, questo indica che l'espulsione di massa coronale arriverà presto. Quando il grafico dell'EPAM raggiunge il picco, allora indica che l'espulsione di massa coronale è arrivata al satellite DSCOVR. I dati del vento solare e del campo magnetico interplanetario dovrebbero ora mostrare chiaramente che l'espulsione di massa coronale è arrivata. Dopo l'arrivo dell'espulsione di massa coronale vedrete che i livelli di protoni diminuiranno lentamente ai valori normali... a meno che non ci sia ovviamente un'altra espulsione di massa coronale in arrivo verso la Terra. L'immagine sotto mostra un esempio del grafico dell'EPAM dove potete chiaramente vedere le diverse fasi. Nota che le espulsioni di massa coronale più lente e deboli talvolta non creano davanti a sé un'onda d'urto. Queste sono molto più difficili o impossibili da individuare sull'EPAM!

EPAM

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