Quanto tempo impiega il sole a ruotare? / How long does the sun take to rotate?

Quanto tempo impiega il sole a ruotare? / How long does the sun take to rotate?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Il tempo impiegato dal sole per ruotare completamente dipende dalla posizione del sole che si sta misurando.

La velocità di rotazione del sole varia in base alla latitudine ed alla profondità. I ​​colori rappresentano la velocità di rotazione in ogni punto del sole. Il rosso rappresenta la rotazione più lenta ed il blu quella più veloce. 

Nel 1612, Galileo Galilei osservò il Sole attraverso un telescopio, disegnò ciò che vide e osservò che le macchie solari – aree scure vicino alla superficie solare – si muovevano sulla superficie solare nel tempo. "Galileo seguì un gruppo di [macchie solari] e giunse alla conclusione che il Sole stava ruotando", ha dichiarato a Live Science J. Todd Hoeksema, fisico solare della Stanford University. Determinando la velocità con cui le macchie solari si muovevano sul Sole, Galileo scoprì che il Sole ruotava una volta ogni 28 giorni. Ma questo numero non racconta tutta la storia della velocità di rotazione del Sole.

Secoli dopo, a metà del 1800, anche l'astronomo inglese Richard Carrington misurò la velocità di rotazione del Sole utilizzando essenzialmente gli stessi metodi di Galileo, ma con un telescopio migliore, ha affermato Hoeksema. Carrington determinò la velocità di rotazione delle macchie solari in una particolare regione – circa 30 gradi di latitudine (sul Sole) – dove le macchie solari venivano osservate più spesso. Secondo le misurazioni di Carrington, le macchie solari si muovevano ad una velocità che avrebbe impiegato circa 27,3 giorni per compiere un giro completo attorno al Sole.

La maggior parte delle macchie solari compaiono e scompaiono nel giro di una o due settimane, quindi non durano una rotazione completa, ha spiegato Hoeksema. Ciononostante, astronomi come Galileo e Carrington potrebbero mappare il movimento delle macchie solari nell'arco di giorni per determinare la velocità di rotazione del Sole e, da lì, quanto tempo impiegherebbe a compiere una rotazione completa, ha spiegato Hoeksema.

Tuttavia, la rotazione terrestre ostacola questi calcoli. Poiché la Terra ruota attorno al sole e nella stessa direzione di rotazione del sole, una misurazione della rotazione solare effettuata dalla Terra cattura la velocità di rotazione del sole rispetto al movimento della Terra. Questo tipo di misurazione è chiamata velocità di rotazione sinodica ed è più lunga di quasi due giorni rispetto ad una misurazione relativa al movimento delle stelle (chiamata velocità di rotazione siderale), ha affermato Nicholeen Viall, astrofisica ricercatrice presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. La velocità di 27,3 giorni di Carrington include questi due giorni extra, ha affermato Viall.

Quindi, il Sole in realtà compie più di una rotazione completa nel periodo di rotazione di Carrington di 27,3 giorni, ha affermato Viall. Nonostante ciò, la velocità di rotazione di Carrington è stata "alla fine adottata come standard da tutti", ha affermato Hoeksema.

Tuttavia, gli scienziati ora sanno che, rispetto al movimento delle stelle, che è così lento da essere trascurabile in questo contesto, ha affermato Viall, il sole impiegherebbe circa 25,4 giorni per ruotare sul proprio asse alla latitudine solare in cui Carrington stava osservando le macchie solari.

"Da una prospettiva puramente fisica, la velocità siderale è la velocità di rotazione corretta", ha affermato Viall. Per questo motivo, in futuro questo articolo utilizzerà le velocità di rotazione siderali.

Latitudine e profondità

Ricercatori come Carrington hanno dovuto basarsi sulle caratteristiche visibili del sole, come le macchie solari, per determinarne la velocità di rotazione. Il problema è che non tutte le regioni del sole presentano macchie solari, ha affermato Hoeksema. "Essenzialmente non ci sono macchie solari" ai poli e "relativamente poche" all'equatore, ha osservato, quindi i ricercatori che si affidano alle macchie solari per misurare la velocità di rotazione del sole sono limitati dalla posizione del sole in cui possono effettuare la misurazione.

Secondo Hoeksema, per ottenere un quadro completo è necessario effettuare misurazioni in diversi punti del sole, poiché la velocità di rotazione del sole dipende dalla latitudine (del sole) e dalla profondità.

"È interessante notare che non esiste una velocità di rotazione unica che descriva il Sole", ha affermato. "Ogni parte sembra avere una propria velocità." Questo fenomeno, chiamato rotazione differenziale, è possibile sul Sole perché è costituito da gas. La Terra, invece, non ruota in modo differenziale perché è solida; tutte le sue parti devono muoversi insieme.

A partire dagli anni '70, gli scienziati hanno iniziato a osservare la rotazione solare utilizzando metodi diversi dalle osservazioni visive. Uno di questi è l'eliosismologia, "che utilizza le onde sonore che si muovono all'interno del sole per determinarne le caratteristiche", ha affermato Hoeksema.

Gli scienziati possono anche misurare la rotazione del sole osservando gli spostamenti Doppler, per cui le onde luminose diventano più corte o più lunghe a seconda che si muovano verso di noi o lontano da noi, nella luce emessa dal sole in rotazione.

Combinando queste fonti di dati, gli scienziati hanno scoperto che il Sole ruota più velocemente all'equatore, dove compie una rotazione in 24,5 giorni, e più lentamente ai poli, dove una rotazione richiede 34 giorni o più. Questa variazione basata sulla latitudine si verifica dalla superficie del Sole fino alla base della zona convettiva, uno strato del Sole che si estende da circa un terzo della sua lunghezza fino al nucleo.

Nella stessa regione, la velocità di rotazione del sole varia anche in base alla profondità, ha spiegato Hoeksema. Ancora più in profondità, la zona radiativa – che si trova tra la zona convettiva e il nucleo solare – ruota come un solido, a una velocità di circa 26,6 giorni, indipendentemente dalla latitudine.

Gli scienziati non sono del tutto certi della velocità di rotazione del nucleo solare, ha affermato Hoeksema, perché i ricercatori non hanno misurazioni attendibili.

"Questo è qualcosa che le persone dovranno capire in futuro", ha detto Hoeksema.

ENGLISH

The time it takes for the sun to fully rotate depends on the position of the sun being measured.

The sun's rotation speed varies based on latitude and depth. The colors represent the rotation speed at each point on the sun. Red represents the slowest rotation and blue the fastest.

In 1612, Galileo Galilei observed the sun through a telescope, drew what he saw, and observed that sunspots—dark areas near the solar surface—moved across the solar surface over time. "Galileo followed a group of [sunspots] and concluded that the sun was rotating," J. Todd Hoeksema, a solar physicist at Stanford University, told Live Science. By determining the speed at which sunspots moved across the sun, Galileo discovered that the sun rotated once every 28 days. But this number doesn't tell the whole story of the Sun's rotation speed.Centuries later, in the mid-1800s, English astronomer Richard Carrington also measured the Sun's rotation speed using essentially the same methods as Galileo, but with a better telescope, Hoeksema said. Carrington determined the rotation speed of sunspots in a particular region—about 30 degrees latitude (on the Sun)—where sunspots were most frequently observed. According to Carrington's measurements, sunspots moved at a speed that would take about 27.3 days to complete a full rotation around the Sun.

Most sunspots appear and disappear within a week or two, so they don't last a full rotation, Hoeksema explained. Nonetheless, astronomers like Galileo and Carrington could map the movement of sunspots over a period of days to determine the Sun's rotation speed and, from there, how long it would take for a full rotation, Hoeksema explained.

However, Earth's rotation hinders these calculations. Because the Earth revolves around the sun and in the same direction as the sun's rotation, a measurement of the solar rotation taken from Earth captures the sun's rotation rate relative to the Earth's motion. This type of measurement is called synodic rotation rate and is almost two days longer than a measurement relative to the motion of the stars (called sidereal rotation rate), said Nicholeen Viall, a research astrophysicist at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. The Carrington rate of 27.3 days includes these two extra days, Viall said.

So, the sun actually makes more than one full rotation in the Carrington rotation period of 27.3 days, Viall said. Despite this, the Carrington rotation rate was "eventually adopted as the standard by everyone," Hoeksema said.

However, scientists now know that, compared to the motion of stars, which is so slow as to be negligible in this context, Viall said, the sun would take about 25.4 days to rotate on its axis at the solar latitude where Carrington was observing sunspots.

"From a purely physical perspective, the sidereal velocity is the correct rotation speed," Viall said. For this reason, this paper will use sidereal rotation speeds in the future.

Latitude and Depth

Researchers like Carrington have had to rely on visible features of the sun, such as sunspots, to determine its rotation speed. The problem is that not all regions of the sun have sunspots, Hoeksema said. "There are essentially no sunspots" at the poles and "relatively few" at the equator, he noted, so researchers who rely on sunspots to measure the sun's rotation speed are limited by the position of the sun where they can make the measurement.

According to Hoeksema, to get a complete picture, measurements must be taken at different points on the sun, since the sun's rotation speed depends on latitude (of the sun) and depth.

"Interestingly, there is no single rotation speed that describes the sun," he said. "Each part seems to have its own speed." This phenomenon, called differential rotation, is possible on the sun because it is made of gas. The Earth, however, does not rotate differentially because it is solid; all its parts must move together.

Since the 1970s, scientists have begun to observe the solar rotation using methods other than visual observations. One such method is helioseismology, "which uses sound waves moving within the sun to determine its characteristics," Hoeksema said.

Scientists can also measure the sun's rotation by observing Doppler shifts, where light waves become shorter or longer depending on whether they are moving toward or away from us in the light emitted by the rotating sun.

Combining these data sources, scientists discovered that the sun rotates fastest at the equator, where it completes a rotation in 24.5 days, and slowest at the poles, where a rotation takes 34 days or more. This latitude-based variation occurs from the sun's surface to the base of the convective zone, a layer of the sun extending from about a third of its length to the core.

In the same region, the sun's rotation speed also varies with depth, Hoeksema explained. Deeper still, the radiative zone—which lies between the convective zone and the solar core—rotates like a solid, at a rate of about 26.6 days, regardless of latitude.

Scientists aren't entirely sure of the solar core's rotation speed, Hoeksema said, because researchers don't have reliable measurements.

"This is something people will have to understand in the future," Hoeksema said.

Da:

https://www.livescience.com/space/the-sun/how-long-does-it-take-the-sun-to-rotate?utm_term=0D44E3E5-72C8-4F2E-A2B4-93C82DC78FB4&lrh=e4e2966485d78112a6060535462dd7377ffa0f1e6368288dc8552dcea7aac778&utm_campaign=368B3745-DDE0-4A69-A2E8-62503D85375D&utm_medium=email&utm_content=0705BC0A-B212-4316-98CC-A473990FDF87&utm_source=SmartBrief

La velocità di rotazione del sole varia in base alla latitudine e alla profondità. I ​​colori rappresentano la velocità di rotazione in ogni punto del sole. Il rosso rappresenta la rotazione più lenta e il blu quella più veloce. (Crediti immagine: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio)