LA TEORIA PLANETARIA DELLA VARIABILITÀ DELL'ATTIVITÀ SOLARE: UNA RASSEGNA

Di Nicola Scafetta – Antonio Bianchini

Commentando il ciclo delle macchie solari di 11 anni, Wolf (1859, MNRAS 19, 85–86) ha ipotizzato che “le variazioni della frequenza delle macchie dipendono dalle influenze di Venere, Terra, Giove e Saturno.” L’elevata sincronizzazione del nostro sistema planetario è già ben rivelata dal fatto che i rapporti dei raggi orbitali planetari sono strettamente correlati tra loro attraverso un’equazione di simmetria a specchio di scala (Bank e Scafetta, Front. Astron. Space Sci. 8, 758184 , 2022). Esaminando le numerose armoniche planetarie e le disuguaglianze orbitali invarianti che caratterizzano i moti planetari del sistema solare dalle scale temporali mensili a quelle millenarie, dimostriamo che non sono distribuite casualmente ma tendono chiaramente a raggrupparsi attorno ad alcuni valori specifici che corrispondono anche a quelli dei principali cicli di attività solare. In alcuni casi, i modelli planetari sono stati persino in grado di prevedere la fase temporale delle oscillazioni solari, incluso il ciclo di macchie solari di Schwabe di 11 anni. Sottolineiamo inoltre che i modelli solari basati sull’ipotesi che l’attività solare sia regolata dalla sola dinamica interna non sono mai stati in grado di riprodurre la varietà dei cicli osservati. Sebbene le forze di marea planetarie siano deboli, esaminiamo una serie di meccanismi che potrebbero spiegare come la struttura solare e la dinamo solare potrebbero essere sintonizzate sui moti planetari. In particolare, discutiamo di come gli effetti delle deboli forze di marea potrebbero essere significativamente amplificati nel nucleo solare da un aumento indotto della combustione di H. Vengono anche discussi i meccanismi che modulano la struttura su larga scala elettromagnetica e gravitazionale del sistema planetario. esaminiamo una serie di meccanismi che potrebbero spiegare come la struttura solare e la dinamo solare potrebbero essere sintonizzate sui moti planetari. In particolare, discutiamo di come gli effetti delle deboli forze di marea potrebbero essere significativamente amplificati nel nucleo solare da un aumento indotto della combustione di H. Vengono anche discussi i meccanismi che modulano la struttura su larga scala elettromagnetica e gravitazionale del sistema planetario. esaminiamo una serie di meccanismi che potrebbero spiegare come la struttura solare e la dinamo solare potrebbero essere sintonizzate sui moti planetari. In particolare, discutiamo di come gli effetti delle deboli forze mareali potrebbero essere significativamente amplificati nel nucleo solare da un aumento indotto della combustione di H. Vengono anche discussi i meccanismi che modulano la struttura su larga scala elettromagnetica e gravitazionale del sistema planetario.

Conclusione

Molte evidenze empiriche suggeriscono che i sistemi planetari possono auto-organizzarsi in strutture sincronizzate sebbene alcuni dei meccanismi fisici coinvolti siano ancora dibattuti.

Abbiamo dimostrato che l’elevata sincronizzazione del nostro sistema planetario è ben rivelata dal fatto che i rapporti dei raggi orbitali di pianeti adiacenti, quando elevati alla potenza 2/3, esprimono i rapporti semplici che si trovano nelle consonanze musicali armoniche mentre quelli specchiati seguono la semplice, elegante e altamente precisa simmetria dello specchio di scala.

Il sistema solare è costituito da oscillatori accoppiati sincronizzati perché è caratterizzato da un insieme di frequenze legate tra loro dall’armonica, che sono facilmente rilevabili nell’oscillazione solare. È quindi ragionevole ipotizzare che l’attività solare possa essere sintonizzata anche su frequenze planetarie.

Abbiamo corroborato questa ipotesi rivedendo le numerose armoniche planetarie e le disuguaglianze orbitali invarianti che caratterizzano i moti planetari e osservando che spesso le loro frequenze corrispondono a quelle della variabilità solare.

Si può obiettare che, poiché le frequenze planetarie identificate sono così numerose, potrebbe essere facile trovare occasionalmente che alcune di esse corrispondano grosso modo a quelle dei cicli solari. Tuttavia, il fatto è che le frequenze planetarie del sistema solare, dalla scala temporale mensile a quella millenaria, non sono distribuite casualmente ma tendono a raggrupparsi attorno ad alcuni valori specifici che corrispondono abbastanza bene a quelli dei principali cicli di attività solare.

Pertanto, è piuttosto improbabile che i risultati mostrati nelle Figure 2-6 siano solo occasionali. In alcuni casi, i nostri modelli planetari proposti sono stati persino in grado di prevedere la fase temporale delle oscillazioni solari come quella del ciclo di macchie solari di Schwabe di 11 anni negli ultimi tre secoli, così come quelle delle modulazioni secolari e millenarie durante l’Olocene. I due principali modelli planetari che potrebbero spiegare il ciclo di 11 anni di Schwabe e la sua variazione secolare e millenaria coinvolgono i pianeti Venere, Terra, Giove e Saturno, come inizialmente suggerito da Wolf (1859). Suggeriamo inoltre che il modello Venere-Terra-Giove e il modello Giove-Saturno potrebbero funzionare in modo complementare tra loro.

L’ipotesi alternativa che l’attività solare sia regolata da una sola dinamica interna non forzata (cioè da una dinamo solare esternamente imperturbata) non è mai stata in grado di riprodurre la varietà delle oscillazioni osservate. In effetti, i modelli standard di dinamo MHD non sono autoconsistenti e non spiegano nemmeno direttamente il noto ciclo solare di 11 anni né sono in grado di prevederne i tempi senza assumere un numero di parametri calibrati ( Tobias, 2002; Jiang et al. ., 2007).

Ci sono state diverse obiezioni a una teoria planetaria della variabilità solare. Ad esempio, Smythe e Eddy (1977) hanno affermato che i cicli e le congiunzioni planetarie non potevano prevedere i tempi dei grandi minimi solari come il minimo di Maunder del 17° secolo. Tuttavia, Scafetta (2012a) ha sviluppato un modello solare-planetario in grado di prevedere tutti i grandi massimi e minimi solari dell’ultimo millennio (Figura 4).

Altri autori hanno ragionevolmente affermato che le maree gravitazionali planetarie sono troppo deboli per modulare l’attività solare (Charbonneau, 2002; de Jager e Versteegh, 2005; Charbonneau, 2022); tuttavia, diverse evidenze empiriche supportano l’importanza del loro ruolo (Wolf e Patrone, 2010; Abreu et al., 2012; Scafetta, 2012b; Stefani et al., 2016, 2019). Stefani et al. (2016, 2021) ha proposto che il Sole possa essere almeno sincronizzato dalle maree di Venere, Terra e Giove, producendo un ciclo di 11,07 anni che corrisponde ragionevolmente al ciclo di Schwabe. Cicli più lunghi potrebbero essere prodotti da una dinamo eccitata dal trasferimento del momento angolare da Giove e Saturno. Scafetta (2012b) ha invece proposto che, nel nucleo solare, gli effetti delle deboli forze di marea potrebbero essere amplificati un milione di volte o più a causa di un aumento indotto della combustione H, fornendo così una forzatura sufficientemente forte per sincronizzare e modulare la dinamo solare con armoniche planetarie su scale temporali multiple.

Le obiezioni a quest’ultima ipotesi, basata sulla lenta propagazione della luce all’interno della zona radiativa secondo la scala temporale di Kelvin-Helmholtz (Mitalas e Sills, 1992; Stix, 2003), potrebbero essere probabilmente risolte. In effetti, si ritiene che le forze di marea favoriscano l’insorgenza di onde g che si muovono avanti e indietro in tutta la regione radiativa del Sole ( Barker e Ogilvie, 2010; Ahuir et al., 2021). Pertanto, le stesse onde g potrebbero essere amplificate e modulate nel nucleo dal potenziamento della combustione H indotto dalle maree (Scafetta, 2012b). Quindi, sia le coppie di marea che le onde g potrebbero influenzare ciclicamente la regione del tachocline nella parte inferiore della zona convettiva e sincronizzare la dinamo solare.

In alternativa, gli allineamenti planetari possono anche modificare la struttura elettromagnetica e gravitazionale su larga scala del sistema planetario alterando il tempo spaziale nel sistema solare. Ad esempio, in coincidenza di allineamenti planetari, è stato osservato un aumento dei brillamenti solari (Hung, 2007; Bertolucci et al., 2017; Petrakou, 2021). L’oscillazione solare, che riflette il movimento del baricentro dei pianeti, passando da traiettorie più regolari a più caotiche, si correla bene con alcuni lunghi cicli climatici come il ciclo di Bray-Hallstatt (2100–2500 anni) (Charvátová, 2000; Charvátová e Hejda, 2014; Scafetta et al., 2016 ). Infine Scafetta et al. (2020) ha mostrato che il flusso di meteoriti in caduta sulla Terra presenta un’oscillazione di 60 anni coerente con la variazione dell’eccentricità dell’orbita di Giove indotta da Saturno. Il flusso in caduta di meteoriti e polvere interplanetaria contribuirebbe quindi a modulare la formazione delle nubi.

In conclusione, molte evidenze empiriche suggeriscono che le oscillazioni planetarie dovrebbero essere in grado di modulare l’attività solare e persino il clima terrestre, sebbene rimangano aperte diverse questioni fisiche. Questi risultati sottolineano l’importanza di identificare le armoniche planetarie rilevanti, i cicli di attività solare e le oscillazioni climatiche come fenomeni che, in molti casi, sono interconnessi. Questo approccio potrebbe essere utile per prevedere sia la variabilità solare che quella climatica utilizzando modelli costitutivi armonici come avviene attualmente per le maree oceaniche. Pensiamo che la teoria di una modulazione planetaria dell’attività solare debba essere ulteriormente sviluppata perché ad oggi non esiste una chiara teoria alternativa in grado di spiegare le periodicità interconnesse planetario-solare osservate.

Contributi dell’autore

NS ha scritto una prima bozza del documento. NS e AB hanno discusso più in dettaglio tutti gli argomenti e insieme hanno preparato il manoscritto finale.

Conflitto d’interesse

Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di rapporti commerciali o finanziari che possano essere interpretati come un potenziale conflitto di interessi.

Nota dell’editore

Tutte le affermazioni espresse in questo articolo sono esclusivamente quelle degli autori e non rappresentano necessariamente quelle delle loro organizzazioni affiliate, o quelle dell’editore, degli editori e dei revisori. Qualsiasi prodotto che può essere valutato in questo articolo, o affermazione che può essere fatta dal suo produttore, non è garantito o approvato dall’editore.

Referenze

Abreu, J. A., Beer, J., Ferriz-Mas, A., McCracken, K. G., and Steinhilber, F. (2012). Is There a Planetary Influence on Solar Activity? Astronomy Astrophysics 548, A88. doi:10.1051/0004-6361/201219997

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