La fisica sperimentale tra Sette e Ottocento Pietro Maria Garibaldi Correlazioni fra le macchie solari e le variazioni del magnete di declinazione diurna (1890)

Paragonando una serie di osservazioni astro-fisiche fatte nell'Osservatorio del Collegio Romano in Roma e in quello di Palermo, con un'altra serie di variazioni declinometriche diurne fatte nell'osservatorio della R. Università di Genova, mi venne fatto di rilevare alcune correlazioni fra il doppio ordine di fenomeni, le quali – mostrandosi, forse, più intime di quelle che sono a mia cognizione – mi consigliarono di farne argomento della presente nota.

Le due serie di fatti sono rispettivamente modellate e condotte sullo stesso tipo e quindi giustamente paragonabili.

Gli esploratori dell'astro che per nuvolosità non potevano ritrarre ogni giorno l'immagine del medesimo e, quindi, mancavano degli elementi necessari per scrutare il regime dello svolgimento continuo delle macchie solari, pensarono che avrebbero, in qualche modo, potuto rendere meno sensibili le lacune ricorrendo al metodo delle serie mensili compensate le quali si ottengono coll'attribuire ad un mese, per suo valore medio, quello che è dato dal valore assoluto del medesimo sommato con quello del mese che immediatamente lo precede e dell'altro che immediatamente lo segue.

Adoperando criteri analoghi calcolai anch'io, per la prima volta, le serie mensili compensate riguardanti i valori declinometrici compresi nel periodo 1877-84 il di cui andamento si mostrò armonico colle serie mensili compensate di gruppi di macchie come è chiaramente dimostrato dalle tavole numeriche (¹) e dal diagramma D che graficamente [<81-82>] le traduce, nel quale le curve A e B rappresentano rispettivamente le serie compensate di macchie e declinometriche. Dal medesimo si vede che l'ultimo minimum declinometrico avvenne nel dicembre 1878 mentre il minimum correlativo di macchie si verificò in marzo 1879: e si vede pure che il maximum magnetico cadde nel maggio 1884 e il correlativo di macchie nel febbraio dello stesso anno.

Analizzando però i valori e l'andamento dei mesi singoli si riscontrano non rare e non lievi discordanze che sono conseguenze del metodo.

Infatti: se per le discontinuità – talfiata molto lunghe e frequenti – delle osservazioni solari può ritenersi come, in parte, razionale il metodo delle compensazioni di cui si fece cenno ed uso, pure è indubitato che i singoli mesi hanno un valore non proprio e, spesso, molto distante dal vero perché confiato dall'azione di macchie che già passarono e furono, e da quelle di altre ancora a venire e ad essere che, in ambo i casi, non possono influire sul movimento attuale del declinometro, il quale si muove, solo, per il passaggio dei gruppi che il moto di rotazione dell'astro porta in faccia alla terra; quindi le asprezze e i contrasti segnalati più sopra.

Inoltre, il sistema delle compensazioni vizia i valori mensili del declinometro, il quale sentendo e vedendo l'astro, anche nei giorni di maggiore opacità atmosferica, presenta una serie continua di valori assoluti diurni dai quali si deduce la vera media mensile che la compensazione evidentemente sciupava.

Tutto ciò ci consigliò ad abbandonare un sistema basato sopra criteri poco razionali ed omogenei sostituendone un altro il quale poggia, esclusivamente, sopra valori assoluti quali son dati, giornalmente, dall'osservazione dell'astro e del magnete: con questo sistema calcolammo il periodo 1878-85.

Ogni valore mensile è espresso dalla somma dei valori di dodici mesi successivi: così per esempio si dà al dicembre 1879 il numero che risulta dalla somma dei valori dei dodici mesi dello stesso anno, e poi, al gennaio 1880, l'altro che si ottiene sottraendo dallo stesso valore quello del gennaio 1879 sostituendovi quello del gennaio 1880 e così successivamente per tutti i mesi e per tutte le serie. [<82-83>]

Come si è detto i valori mensili d'ogni genere sono dedotti dai valori assoluti diurni e quindi razionalmente omogenei, sincroni e perciò paragonabili.

Ritenendo inoltre che l'attività solare – in quanto ha azione sull'ago di declinazione diurna – deve essere non solamente in funzione dei gruppi di macchie, ma eziandio della loro estensione, abbiamo rappresentato i valori mensili riguardanti l'astro colla notazione G × E dove G rappresenta i gruppi di macchie ed E la loro estensione: sistema di computo di cui non conosciamo esempio.

Questi valori G × E e quelli della serie declinometrica V sono rappresentati graficamente nel diagramma M.

Dall'esame del medesimo si vede che l'andamento del doppio ordine di valori è più armonico di quello ottenuto col metodo di compensazioni: molte asprezze, riscontrate nei valori di mese, sono scomparse e quelle leggiere discrepanze che si osservano ancora, devono ripetersi da accidentalità ed influenze telluriche complesse ed indefinite e da altre cosmiche che complicano molto questo genere di investigazioni le quali pongono a confronto manifestazioni fisiche che, sebbene solidali, appartengono a fenomeni di ordine disparatissimo e in modo diverso influenzati.

Si osserva pure, discutendo il nuovo diagramma, che i minimi declinometrici e di macchie, che, col metodo delle serie compensate, cadevano alla distanza di tre mesi, col sistema attuale coincidono nello stesso mese (giugno 1879) e i maximum che si verificavano pure alla distanza di tre mesi si trovano alla distanza di un solo, in maggio 1884, quello di macchie, e in giugno successivo il declinometrico.

È circostanza degna di nota che il maximum di macchie precede il correlativo declinometrico: questo si vede nei primi massimi del 1884 e in quelli del 1885 ciò, forse, dipende da che l'ago conserva per inerzia, e non perde che lentamente il movimento impressogli dall'azione dell'astro, il di cui stato – quanto a macchie – può con tutta ragionevolezza e sufficiente precisione argomentarsi dalle variazioni declinometriche.

Dissi, sufficiente, e non completa precisione perché l'azione dell'astro sopra il magnete non è ristretta alle sole macchie, ma è dipendente da fattori molteplici e complessi [<83-84>] i quali, talvolta, assumono predominio tale da ecclissare l'azione principale delle macchie e sostituirla.

Di questa sostituzione ci venne fatto di segnalarne un primo esempio nel 1885 e 1886 il quale portò il problema delle correlazioni di cui si parla in un campo nuovo, molto più largo e complesso dell'antico.

In maggio 1884 e nel successivo giugno si verificarono, rispettivamente, i massimi di macchie e declinometrici e, da quell'epoca, quelle andarono sempre diminuendo come lo richiedeva il periodo del minimum di cui cominciava lo svolgimento; ma così non avvenne delle declinazioni che, invece di diminuire, andarono straordinariamente aumentando e tanto che superarono nel settembre 1885 il maximum periodico del 1884; da ciò si vede che i due massimi declinometrici sopra indicati non hanno la loro base e riscontro nelle macchie solari le quali, per conseguenza, non possono più ritenersi come sole fattrici delle variazioni declinometriche diurne dell'ago che, pertanto, deve risentire l'azione di altro o altri agenti.

E questo dubbio è confermato dalla considerazione – inspirata dalla discussione e confronto dei valori delle due serie G × E e V – che se le variazioni declinometriche fossero solo e principalmente funzioni di macchie solari dovrebbero presentare una qualche ragione di grandezza con queste, nel mentre, tal fiata, si riscontra il contrario; così per esempio si vede che il maximum declinometrico (periodico) del 1884 rappresentato da 111,26 è accompagnato da un maximum (pur periodico) di macchie misurato di 722,82 mentre nel 1885 un valore dclinometrico maggiore (113,12) ha per riscontro un sistema di macchie al paragone piccolo rappresentato da 260,30 cioè appena da un terzo.

Fra le varie espressioni dell'attività solare quella che, ci parve, più atta ad influenzare il declinometro e quindi dare – in qualche modo – ragione della anomalia di sopra segnalata furon le protuberanze, specialmente, in causa degli elementi fisici onde sono costituite e dell'immane scompiglio che inducono nella superficie solare; scompiglio che deve produrre un'azione correlativa sulle condizioni [<84-85>] dinamiche, termiche ed elettriche dell'astro le quali non possono non avere un'eco nei mondi che attorno allo stesso gravitano.

Per chiarire il dubbio, tenendo a calcolo l'altezza media mensile A delle protuberanze e l'estensione, pure media mensile, E delle stesse, col metodo sopra indicato, calcolai A × E e coi valori ottenuti costrussi la curva A × E del diagramma M dal quale si vede che se dal maggio 1884 le macchie andarono sempre diminuendo, le protuberanze, invece, aumentarono straordinariamente toccando due massimi che corrispondono ai declinometrici del 1885 e 1886 (²).

Ammessa l'ipotesi che l'astro esercita sulla terra un'azione magnetica e che questa azione si modifica secondo lo stato della sua superficie specialmente colla formazione delle facole e delle macchie, è legittimo di credere all'azione concorrente delle protuberanze le quali hanno la medesima origine delle facole: le une e le altre sono il risultato di un'azione – più o meno violenta – che innalza sul disco dell'astro la massa fotosferica al di sopra dello strato assorbente, e – per poco che la forza perturbante sia potente – mostra sui bordi gli squarci fatti attraverso i quali erumpe l'idrogeno proiettato ad enormi distanze assieme ai vapori di altri metalli: e pertanto se l'apparizione delle macchie e facole modifica l'andamento dell'ago è razionale il dubbio che ciò possa essere anche fatto dalle protuberanze.

Questo nostro dubbio è ritenuto razionale in paese e fuori, e studi ulteriori, continuati con diligenza, illumineranno in proposito.

Le correlazioni fra l'attività solare e il magnetismo terrestre si sono affermate in questi giorni nei quali si è chiuso un periodo intero di macchie e variazioni declinometriche.

Riserbandomi di farne argomento di una speciale comunicazione rassegno fin d'ora i risultati finali dello svolgimento [<85-86>] mensile delle due serie G × E e V calcolate secondo i criteri esposti più sopra, discutendo i valori delle quali risulta:

1. Che in giugno 1879 si chiuse il minimum di macchie e il minimum declinometrico.

2. Che il periodo del maximum si chiuse nel 1884 e, precisamente, in maggio per i fenomeni solari e in giugno successivo per i magnetici.

3. Che il periodo del minimum si chiuse sul finire dell'ora scorso novembre per il magnete mentre, per le macchie, dura tuttavia il periodo di grande calma così pronunziata verso il fine dell'ora scorso dicembre.

4. Che il periodo intero fra due minimi è misurato da dieci anni e mesi cinque per le variazioni declinometriche e da 10 anni e qualche cosa in più di mesi sei per le macchie solari.

5. Per segnalare, con maggiore prossimità al vero, l'epoca dell'avvenimento del minimum declinometrico calcolai per decadi i valori di V e trovai che si chiuse nella prima decade di novembre 1889.

Come si vede lo svolgimento delle due serie non potrebbe essere – fisicamente parlando – più armonico e sincrono e dimostra che – non solo per le epoche critiche dei massimi e dei minimi – ma anche nei dettagli mensili l'attività solare e la declinometrica diurna sono legate da rapporti evidenti ed intimi di causalità.

6. All'epoca del minimum 1879 le macchie solari e le variazioni declinometriche presentarono la seguente ragione:   G × E : V = 0,06 : 76,13 .

7. Nell'avvenimento dell'ultimo minimum, or ora chiuso, si ha l'altra ragione:   G × E : V = 7,8923 : 77,0596 (³).

Come si vede i valori declinometrici si corrispondono e le piccole differenze che presentano possono attribuirsi ad influenze locali indefinite e indefinibili: non così per i valori G × E dei due momenti critici di attività solare i [<86-87>] quali sono troppo lontani: ciò conferma che l'azione dell'astro sul declinometro è complessa.

Tutto quanto sopra arriva fino al dicembre 1889 (⁴); testé basati sopra una serie di osservazioni magnetiche locali, abbiamo potuto speculare sulla causa probabile dello spostamento del maximum magnetico di aprile accennando ad un fatto col quale parallelamente si svolge e da cui, probabilmente, dipende ed abbiamo avuto, altresì, la conferma di una legge annunziata fin dal 1884 (⁵) che cioè: le perturbazioni o burrasche magnetiche sono regolate dalla medesima legge fisica che governa le variazioni dell'ago e che – come queste – hanno la loro causa e misura nelle macchie solari e si svolgono in un eguale e comune periodo.

Come si vede il magnete rivela nuovi e più lontani orizzonti e ci pone in grado di conoscere le condizioni attuali dell'astro, non solo, per ciò che riguarda macchie, ma anche per altri fattori: lo studioso intravvede rivelazioni su mondi anche più lontani e se, oggi, può parere prematuro l'asserto, non può ritenersi temerario il presagio.

Genova, il 28 marzo 1890. 1

(¹) Le tavole numeriche delle quali si parla, furono già pubblicate e sono graficamente riprodotte nei diagrammi D ed M facienti parte della presente nota. [Nota a pie' di p. 81].

(²) Vedi: Le protuberanze solari nei loro rapporti colle variazioni del magnete di declinazione diurna, nota di P. M. Garibaldi, Rendiconti della R. Accademia dei Lincei, seduta dell'8 gennaio 1888. [Nota a pie' di p. 85].

(³) Il valore minimum di G × E si riferisce al marzo 1890. [Nota a pie' di p. 86].

(⁴) Vedi: L'attività solare e il magnetismo terrestre in Genova per l'anno 1889 e per il periodo 1873-89, nota di P. M. Garibaldi. Rendiconti della R. Accademia dei Lincei, seduta del 19 gennaio 1890. [Nota a pie' di p. 87].

(⁵) Vedi: Memorie della Società degli Spettroscopisti Italiani, vol. XII (1884). [Nota a pie' di p. 87].

1 P. M. Garibaldi, "Correlazioni fra le macchie solari e le variazioni del magnete di declinazione diurna", Atti della Società ligustica di scienze naturali e geografiche, 1 (1890), pp. 81-87. Sono state sciolte le abbreviazioni e aggiornati gli accenti; sono stati corretti alcuni refusi: es. decembre → dicembre. Le note, numerate per pagina, sono qui numerate progressivamente per l'intero articolo. Nell'intestazione dell'articolo e nel testo è citata una tavola, risultata assente nel volume consultato. Trascrizione integrale, completata il 17 luglio 2012; pagina web non ancora collazionata con la riproduzione dell'articolo.

     

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