Nuovi strumenti per la previsione degli eventi SEP
HESPERIA (High Energy Solar Particle Events foRecastIng and Analysis) aveva tre obiettivi fondamentali: costruire nuovi strumenti per le previsioni basati sui modelli empirici di previsione UMASEP e REleASE, far progredire la comprensione scientifica dei meccanismi fisici che portano ai SEP e analizzare la possibilità di inserire i suoi risultati nei futuri servizi relativi al meteo spaziale. “Prevedere le tempeste di particelle solari e radiazioni, i cosiddetti eventi SEP, potrebbe essere interessante per i veicoli spaziali e le operazioni di lancio, e per la valutazione delle condizioni di propagazione delle onde radio nella ionosfera polare della Terra,” fa notare la dott.ssa Olga Malandraki, ricercatrice senior presso l’Osservatorio nazionale di Atene e coordinatrice del progetto. Migliori previsioni dei SEP non solo renderebbero più sicure le future missioni di esplorazione spaziale, ma aiuterebbero anche le linee aeree a evitare l’esposizione alle conseguenti radiazioni. Prima che venisse avviato HESPERIA nel 2015, la comunità aveva bisogno di nuovi servizi in grado di prevedere le tempeste solari di particelle con una precisione significativamente superiore. Il progetto è riuscito a soddisfare con successo questo bisogno con gli strumenti di previsione SEP che forniscono previsioni accurate in tempo reale di grandi eventi SEP nell’intervallo energetico dei protoni a 30-50 MeV e al di sopra dei 500 MeV. Per rendere questo possibile, la squadra della dott.ssa Malandraki ha costruito i suoi nuovi strumenti, ossia HESPERIA UMASEP-500 e HESPERIA REleASE, basati rispettivamente sui modelli empirici di previsione UMASEP e REleASE, le cui prestazioni elevate sono ampiamente riconosciute dalla comunità scientifica. Il primo modello utilizza i primi segnali nell’attività solare per prevedere i SEP, mentre il secondo si concentra su particelle più veloci che tendono a raggiungere il veicolo spaziale prima del previsto. HESPERIA UMASEP-500 esegue delle previsioni in tempo reale del verificarsi di eventi GLE a partire dall’analisi di raggi X soffici e flusso protonico differenziale misurati dalla rete di satelliti GOES. “La principale innovazione è che il nostro strumento utilizza i dati dei protoni provenienti dal veicolo spaziale per le previsioni SEP, che hanno dimostrato di permettere allo strumento di fare previsioni GLE di successo in anticipo rispetto agli esistenti modelli di previsione basati su misurazioni effettuate da un monitor di neutroni situato sul terreno,” afferma la dott.ssa Malandraki. HESPERIA REleASE, d’altro canto, riduce il tasso di falsi allarmi e aumenta le probabilità di rilevare i protoni energetici tra 30 e 50 MeV rispetto agli strumenti attualmente esistenti. Esso riesce a fare questo usando gli elettroni quasi relativistici e relativistici provenienti dai veicoli spaziali ACE e SOHA come precursori. I due strumenti sono disponibili sul sito web del progetto. Comprendere meglio i meccanismi connessi ai SEP Oltre ai suoi strumenti di previsione, HESPERIA porta anche a importanti intuizioni riguardanti i meccanismi fisici che danno luogo ai SEP, in particolare la frequente occorrenza e a volte la lunga durata degli eventi a raggi γ a energie fotoniche superiori a 100 MeV, oltre alla relazione tra l’occorrenza di protoni “interplanetari” (IP) sulla Terra e i protoni sul Sole. “Una scoperta importante è stata che gli eventi a raggi γ di lunga durata sono accompagnati da scariche di raggi X soffici a lunga durata e dalla formazione di anelli coronali nel periodo successivo a “espulsioni di massa coronale” (CME),” dice la dott.ssa Malandraki riguardo all’analisi del progetto degli eventi a raggi γ superiori a 100 MeV, che attualmente rappresenta una sfida per la nostra comprensione dei processi di accelerazione delle particelle sul Sole che portano al verificarsi di SEP a 1 AU. “Inoltre, si è scoperto che gli eventi a raggi γ a lunga durata sono accompagnati da scariche radio di tipo II con onde decametriche e più lunghe, che sono prodotte da elettroni accelerati da onde d’urto nella corona superiore e nel mezzo interplanetario.” Riguardo all’occorrenza di protoni IP e sul Sole, il consorzio ha scoperto in particolare che il numero relativamente basso di protoni >500 MeV nell’eruzione impulsiva rende molto improbabile che quest’ultima contribuisca in modo significativo alla popolazione IP. “D’altro canto, il numero dei protoni >500 MeV nelle emissioni prolungate rende altamente plausibile che essi provengano dalla popolazione IP, verosimilmente attraverso il nascente serbatoio SEP che si forma a valle dell’onda d’urto prodotta dalle CME. Una conclusione diretta è che l’onda d’urto prodotta dalle CME è la sorgente principale dei protoni energetici solari sia sul Sole che nello spazio IP persino a >500 MeV,” spiega la dott.ssa Malandraki. Secondo la dott.ssa Malandraki, la comunità della meteorologia spaziale, inclusi operatori dei lanci, aviazione civile e aziende di satelliti, ha già mostrato “grande interesse” negli strumenti di HESPERIA. Nel prossimo futuro, lei spera che il progetto risulti utile al programma Consapevolezza situazionale spaziale in corso dell’ESA, e che il centro CCMC (Community Coordinated Modeling Center), che mira a riunire i modelli di prossima generazione del meteo spaziale, sfrutti i risultati del progetto.
Parole chiave
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