S U A L C U N E A N O M A L I E D E L L A F R E Q U E N Z A C R I T I C A 
I O N O S F E R I C A D U R A N T E U N ' E C L I S S E D I S O L E 

GUGLIELMO ZANOTELLI 

L e eclissi di s o l e offrono a l c u n e p o s s i b i l i t à di s t u d i a r e l'anda-
m e n t o della c o n c e n t r a z i o n e degli e l e t t r o n i l i b e r i n e l l a i o n o s f e r a in 
c o r r i s p o n d e n z a a l l e v a r i a z i o n i d e l l ' a g e n t e i o n i z z a n t e solare. Q u e s t e 
p o s s i b i l i t à f u r o n o già n e l passato messe a profitto da diversi a u t o r i , 
specie p e r lo s t u d i o dello strato F 2 c h e è cpiello p e r c u i p e r m a n g o n o 
a n c o r oggi l e m a g g i o r i i n c e r t e z z e c i r c a l a c o r r e l a z i o n e degli e l e m e n t i 
i n t e r e s s a t i . Ci s e m b r a p e r c i ò n o n privo di i n t e r e s s e di a p p o r t a r e con 
il p r e s e n t e l a v o r o un c o n t r i b u t o alla q u e s t i o n e , e s p o n e n d o i risultati 
dei sondaggi i o n o s f e r i c i eseguiti presso l a sede d e l l ' I s t i t u t o N a z i o n a l e 
<fi Geofisica in R o m a nel corso dell'eclisse di sole del 25 f e b b r a i o 1952. 

In R o m a l ' e c l i s s e si presentava c o m e m o l t o p a r z i a l e , di grandezza 
0.27 in d i a m e t r i al suolo, e 0,21 c i r c a alla q u o t a di 2 5 0 k m , c o r r i -
s p o n d e n t e ad lina o c c u l t a z i o n e m a s s i m a di poco più di un d e c i m o della 
s u p e r f i c i e solare. P u r t u t t a v i a i l suo influsso si è r i v e l a t o n o n trascura-
b i l e n e l l e r e g i s t r a z i o n i i o n o s f e r i c h e , sì da p e r m e t t e r c i di d e d u r r e al-
c u n e c o n s i d e r a z i o n i s u l l ' o r i g i n e del r i t a r d o con cui la d i m i n u z i o n e di 
c o n c e n t r a z i o n e e l e t t r o n i c a si presenta r i s p e t t o alla f a s e m a s s i m a del-
l ' e c l i s s e , e d e l l ' a p p a r e n t e v a r i a z i o n e del coefficiente di r i c o m b i n a z i o n e 
n e l corso della stessa. 

L ' a p p a r e c c h i a t u r a r a d i o e l e t t r i c a usata esplorava a u t o m a t i c a m e n t e 
nel g i r o di 2 0 " l a g a m m a di f r e q u e n z e c o m p r e s e f r a 1,7 e 18 Me, e 
r e g i s t r a v a f o t o g r a f i c a m e n t e gli e c h i i o n o s f e r i c i . I v a l o r i d e l l e f r e q u e n -
ze c r i t i c h e / dedotte dalle registrazioni del g i o r n o dell'eclisse sono 
r i p o r t a t e in f u n z i o n e del t e m p o t n e l l a fig. 1 p e r l o strato F 2 c h e è 
q u e l l o c h e a n o i p a r t i c o l a r m e n t e interessa, m e n t r e con l a l i n e a tratteg-
g i a l a si è i n d i c a t o l ' a n d a m e n t o m e d i o della f r e q u e n z a c r i t i c a /„ rica-
vata d a l l e r e g i s t r a z i o n i dei giorni i m m e d i a t a m e n t e p r e c e d e n t i e se-
guenti q u e l l o dell'eclisse. 

S i c c o m e ai fini d e l l ' i n t e r p r e t a z i o n e i n t e r e s s a osservare n o n t a n t o 
l ' a n d a m e n t o della f r e q u e n z a c r i t i c a p e r se stessa n e l corso dell'eclisse, 
q u a n t o in r e l a z i o n e ai v a l o r i m e d i della stessa n e i g i o r n i p r e c e d e n t i 



3 6 8 C U C L I E L M O Z A N O T E L L I 

e seguenti, si è costruito i l diagramma (fìg. 2) d e l l ' a n d a m e n t o della 
funzione (///o)2; stante la proporzionalità della concentrazione elet-
tronica ionosferica al quadrato della frequenza c r i t i c a , tale f u n z i o n e 
equivale al rapporto n/na f r a le rispettive c o n c e n t r a z i o n i elettroni-
c h e n al m o m e n t o dell'eclisse, ed n a media nei giorni precedenti e 
seguenti. Con questo accorgimento si sono p r a t i c a m e n t e depurati i ri-
sultati dall'influenza della v a r i a b i l e altezza del sole per l e varie ore 
della giornata. L a curva tratteggiata nella stessa fig. 2 rappresenta 
l'area solare scoperta n e l corso dell'eclisse in percento dell'area totale 
del disco solare, per l a quota di 2 5 0 k m . 

10 

Me 
\ 
i- — 
i 

eclisse — 
I 
J 
I 
I 

6 i 
i 

l 
1 

^ / 
6 1 i 

i 
i 
i 

1 
1 
1 
i 

4 i 
i 

p * ! 10
h 

! 

12* t 

Fig. 1 - La frequenza critica / durante l'eclisse di sole in confronto con quella /» 
media nei giorni precedenti e seguenti l'eclisse. 

D a l l ' e s a m e della fig. 2 risulta che la concentrazione e l e t t r o n i c a 
scende al disotto del valore medio già un paio d'ore prima dell'inizio 
dell'eclisse, e segna un m i n i m o netto c i r c a 2 0 ' avanti il primo con-
tatto, con una altezza virtuale di 2 3 0 k m . Un nuovo m i n i m o si riscontra 
in corrispondenza alla fase massima dell'eclisse, ed un altro infine sul 
finire di questa in u n a posizione c h e però non può essere d e t e r m i n a t a 
con esattezza per la mancanza di alcuni punti della registrazione, m a 
localizzabile con certezza poco oltre l ' u l t i m o contatto. L'altezza vir-
tuale in corrispondenza a questi altri m i n i m i di f r e q u e n z a c r i t i c a f u 
di 2 5 0 k m . 



S U A L C U N E A N O M A L I E D E L L A F R E Q U E N Z A C R I T I C A I O N O S F E R I C A ECC. ? 6 9 

Se ci r i f e r i a m o alla equazione c h e lega la concentrazione elettro-
nica n con il numero q di elettroni prodotti per unità di volume e 
di tempo, e con quello r rispettivamente di elettroni eliminati, 

d n r n 
— = q — r, [1] 
d t 

essendo in corrispondenza ad un minimo dn/dt = 0 deve aversi per 
l ' e q u i l i b r i o 

q = r . [2] 

E s a m i n a n d o in fig. 1 la curva dell'andamento medio della frequenza 
critica nei giorni non di eclisse, si riscontra che in corrispondenza 
all'ora della fase massima tale curva decorre quasi orizzontale, ed ivi 
potrà supporsi che per la corrispondente concentrazione elettronica 
sia dn0/dt — 0 ; quindi 

qo = r0 [ 3 ] 

essendosi contrassegnate con l'indice zero l e grandezze in assenza di 
eclisse. 

V i e n e generalmente ammesso che il numero q di elettroni pro-
dotti sia proporzionale all'area scoperta S del disco solare, e che gli 
elettroni siano sottratti alla ionosfera in virtù del processo di ricom-
binazione, per cui r = a n2, ove a è il coefficiente di ricombinazione. 
Dividendo m e m b r o a m e m b r o le [ 2 ] e [ 3 ] si ottiene allora 

q» r a 

S a ns a /4 

T = i = 7 7 • [ 5 ] •5» a0n0~ a„ fa 

P e r la fase massima della nostra eclisse è circa S/So = 0,89 e cor-
rispondentemente n/n„ = 0,73 : per la precedente dovrebbe ammet-
tersi che forse a / a 0 = l , 7 , cioè che il coefficiente di ricombinazione 
fosse aumentato rispetto al normale di circa il 7 0 % . È bensì vero che 
si potrebbe introdurre come causa di diminuzione della concentra-
zione elettronica oltre il processo di ricombinazione anche la cattura 



3 7 0 C U C L I E L M O Z A N O T E L L I 

degli elettroni da parte di molecole o di atomi ( 1 ) ; ciò e q u i v a r r e b b e 
a p o r r e r = <i n~ -j- bn. T u t t a v i a anclie in questo caso si dovrebbero 
supporre diversi i valori dei coefficienti a , b, in presenza od in assenza 
di eclisse, per giustificare il valore trovato 0,73. 

Non m a n c a n o certo le ragioni per spiegare la variazione di un 
coefficiente c h e in realtà si dovrebbe supporre costante, quale quello 
di ricombinazione. Tuttavia le considerazioni c h e ora svolgeremo circa 

1.0 ecLisse H 
i 
i 
i 
i 

0.8\ i i 

i S . , 
m 

y^nfro 

0.6 i 
i 
i 
i 
i 

1.0 

0.8 9h 10h 

i 
i 

Ah 
n 

S/So 

12h t 

F i g . 2 • TI rapporto fra la concentrazione elettronica n durante l'eclisse ed 
media nei giorni precedenti e seguenti in confronto alla percentuale di superficie 

solare scoperta. 

il m i n i m o che presenta la funzione n/na in corrispondenza al finire 
dell'eclisse sembrano indurci a rivolgere la nostra attenzione piutto-
sto alla funzione q che non alla r. I n f a t t i si tratta in quest'ultimo 
caso di i n t e r p r e t a r e non solo il significato della diminuzione della 
concentrazione elettronica c h e si presenta al t e r m i n e dell'eclisse, ma 
a n c h e di spiegare l'origine di un r i t a r d o così notevole rispetto al 
massimo occultamento della superficie solare. Si noti c h e tale ritardo 
si riscontra oltre che n e l l e nostre registrazioni, anche nei rilevamenti 
ionosferici di altri autori ( 2 ) ( 3 ) in corrispondenza di eclissi solari. 

P u r e n e l punto di m i n i m o c h e ora consideriamo deve verificarsi 
per l ' e q u i l i b r i o , almeno approssimativamente la [ 4 ] ; se si volesse però 
assumere ancora il n u m e r o degli elettroni prodotti c o m e proporzionale 
alla superficie solare scoperta, si dovrebbe prendere ormai uguale ad 



S U A L C U N E A N O M A L I E D E L L A F R E Q U E N Z A C R I T I C A I O N O S F E R I C A E C C . 3 7 1 

uno il p r i m o m e m b r o di tale relazione, e quindi, ammettendo agente 
la sola ricombinazione, essendo ora n/n0 uguale a circa 0,6, si perver-
r e b b e ad un rapporto a/a0 — 2,7 circa. P o i c h é l'altezza virtuale dello 
strato F 2 desunta dalle registrazioni in corrispondenza a questo mi-
n i m o c o i n c i d e con quella per il m i n i m o centrale, a questo elemento 
non può p e r t a n t o attribuirsi la f o r t e variazione del coefficiente di 
r i c o m b i n a z i o n e . 

P e r renderci ragione di come possano svolgersi i fatti, riflettiamo 
che le cause di eliminazione degli elettroni dalla ionosfera sono in 
generale i n t e r n e a questa, anzi locali e ristrette attorno al punto consi-
derato, c o m e appunto la ricombinazione degli elettroni, la cattura di 
questi da parte di molecole o da atomi, e simili. Quale influsso po-
t r e b b e dunque avere su queste cause locali l'eclisse dopo un'ora circa 
dalla sua fase massima, e quando la superficie solare è di nuovo com-
pletamente s c o p e r t a ? I n qual modo potrebbe giustificarsi l a f o r t e va-
riazione del coefficiente di r i c o m b i n a z i o n e per i due m i n i m i ora esa-
minati con un ipotetico effetto dell'eclisse? 

S e m b r a senz'altro più logico ammettere che il ritardo con cui si 
presenta la variazione della concentrazione elettronica sia da impu-
tare alla stessa causa da cui la q deriva, causa esterna alla ionosfera 
ed estranea perciò ad ogni circostanza locale di questa. Ciò equivale 
a supporre la q/q0 non coincidente con la S / S 0 ; o quanto m e n o ad 
identificarla con u n a S/Sa ritardata di un conveniente intervallo di 
t e m p o : tuttavia se quest'ultima ammissione può valere a spiegare il 
m i n i m o c h e si riscontra sul finire dell'eclisse, di alcun ausilio ci sa-
r e b b e per l'interpretazione di quel m i n i m o che nelle nostre registra-
zioni appare ancor prima dell'inizio di quella. 

S i a m o perciò n a t u r a l m e n t e orientati a m e t t e r e in relazione la q 
con q u a l c h e causa, capace di indurre la produzione di elettroni iono-
sferici, localizzata in zone esterne alla parte visibile del disco s o l a r e : 
l ' o c c u l t a m e n t o di tali zone da parte della luna potrebbe essere la causa 
dei due m i n i m i e s t r e m i ; p o t r e b b e altresì c o n t r i b u i r e , insieme con 
l ' o c c u l t a m e n t o di una porzione della superficie solare visibile, al mi-
n i m o centrale, rendendo ragione del valore sperimentalmente riscon-
trato n e l l a diminuzione di concentrazione elettronica, senza ricorrere 
ad un fittizio aumento del coefficiente di ricombinazione. 

Questa conclusione cui siamo pervenuti ragionando sugli elementi 
tratti dalle nostre registrazioni viene corroborata dalle circostanze che 
si presentarono per le eclissi solari del 4 e 5 f e b b r a i o 1943, 1° ago-
sto 1943 e 25 gennaio 1 9 4 4 ; tali eclissi f u r o n o studiate da Wells e 



3 7 2 C U C L I E L M O ZANOTELLI 

S h a p l e y ( 2 ) e presentarono m i n i m i della f r e q u e n z a c r i t i c a all'inizio e 
sul finire dell'eclisse, c h e gli stessi autori r i t e n n e r o poter essere messi 
in relazione ad una c o n c o r r e n t e attività solare, e specialmente a zone 
luminose della corona. 

Roma —• Istituto Nazionale di Geo fisica — Giugno 1953. 

RIASSUNTO 

Si espongono i risultati dei sondaggi ionosferici eseguiti in Roma 
durante l'eclisse parziale di sole del 25 febbraio 1952, dai quali ri sul-
tarono tre minimi della concentrazione elettronica, uno prima del-
l'inizio dell'eclisse, uno in corrispondenza alla fase massima ed uno 
sul finire dell'eclisse stessa. Si mostra che ammettendo la causa dei 
due minimi estremi come localizzata in zone esterne alla parte visi-
bile del disco solare, si può dar ragione dell'altrimenti inesplicabile 
ritardo dell'ultimo minimo rispetto all'eclisse visibile, e si può inter-
pretare nel contempo la forte variazione apparente del coefficiente di 
ricombinazione per gli elettroni ionosferici. 

SUMMARY 

The results of the ionospheric soundings carried out in Rome 
during the partial eclipse of the sun of February 25, 1952 are pre-
sented here. Three minima icere found in the electronic concentra-
tion; one before the biginning of the eclipse, one for the maximum 
pliase, and one at the end of the eclipse. It is shown, admitting 
that the cause of the tiro extreme minima is to he found in tlie 
external zone of the visible part of the solar disk, that one can 
explain the otlierivise inexplicable retarci of the last minimum with 
respect to the visible eclipse, and one can interpret, at the sanie time, 
strong apparent variation in the coefficient of recombination of the 
ionospheric electrons. 

B I B L I O G R A F I A 

( ! ) Cfr. S. N. GHOSH, Proc. Nat. Inst. Sci. of India, 10, 333, 1944. 
(2) H . W . WELLS e A . H . SHAPLEY, Terr. Magn. 51, 401, 1946. 
( 3 ) H . W . WELLS, Journ. Geoph. Res. 57, 291, 1952.