Eine neue Studie legt nahe, dass Solar Cycle 25 leistungsfähiger sein könnte als bisher vorhergesagt.
Das ist die große Frage der Sonnenastronomie für 2021 und das neue Jahrzehnt. Wird Solar Cycle 25 die Beobachter begeistern oder ein Reinfall sein? Eine neue Studie widerspricht dem Konsens und deutet darauf hin, dass uns möglicherweise eine wilde Fahrt bevorsteht … wenn Vorhersagen und Analysen vergangener Sonnenzyklusübergänge zutreffen.
Der letzte Sonnenzyklus 24 war a historischer Underperformer , ab Anfang 2011 (basierend auf der Beendigung von Zyklus 23). Dieser glanzlose Zyklus produzierte eine Sonnenfleckenzahl von nur 116 und zeigte ein Jahr (2019) mit über 281 fleckenlosen Tagen (das sind 77% des Jahres) für die erdwärts gerichtete Seite der Sonne, den längsten Mangel an Sonnenflecken seit über einem Jahrhundert.
Viele Sonnenastronomen dachten, der Sonnenzyklus 25 würde diesem Beispiel folgen… Im September letzten Jahres haben die NASA und die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) die Solar Cycle 25 Vorhersagepanel und wiederholte dieses Gefühl, indem er solarphysikalische Modelle verwendete, um dies vorherzusagen Sonnenzyklus 25 wäre auch schwach.
Oder wird es? EIN neue Studie berechtigt -Überlappende magnetische Aktivitätszyklen und die Sonnenfleckenzahl: Vorhersage des Sonnenfleckenzyklus 25 Amplitudeerschienen in der Ausgabe November 2020 vonSonnenphysikzeigt, dass in Bezug auf unseren Gaststar möglicherweise nicht alles so ist, wie es scheint. Konkret untersuchten Wissenschaftler des National Center for Atmospheric Research (NCAR) in der Studie mithilfe einer mathematischen Analyse 270 Jahre Sonnenfleckenzahl. Sie fanden heraus, dass je früher ein Zyklus endet, desto stärker ist der nächste Zyklus, wenn er einmal in vollem Gange ist. Mit einem Sonnenminimum, das knapp neun Jahre später für Zyklus 24 im Dezember 2019 auftritt, deutet diese neue Analyse darauf hin, dass Sonnen- und Sonnenfleckenaktivität mit aller Macht zurückkehren könnte. Das letzte Mal, dass wir eine kurze neunjährige Beendigung hatten, war Zyklus 18 in den 1950er Jahren, gefolgt von Sonnenzyklus 19, einem der stärksten in den 20er JahrenNSJahrhundert.
Ein hochauflösender Sonnenfleck, der auf dem ersten Bild zu sehen ist, das Ende 2020 vom Inouye-Sonnenteleskop veröffentlicht wurde. Kredit: NSF/AURA/NSF
„Zyklus 25 hat definitiv begonnen und die meisten Spuren von 24 sind verschwunden“, sagte Scott McIntosh, Wissenschaftler des National Center for Atmospheric Research und Hauptautor der StudieUniversum heute. „Zyklus 25 wird wahrscheinlich überdurchschnittlich sein – definitive Vorhersagen müssen warten, bis der Terminator (Ereignis) eintritt.“
Sonnenflecken unterschiedlicher Zyklen können sich nahe dem Minimum vermischen, wodurch der genaue Endpunkt eines Zyklus undeutlich wird. Sonnenastronomen überprüfen die Zugehörigkeit einer bestimmten Sonnenfleckengruppe anhand ihres Breitengrades und ihrer Polarität. Im Moment hoffen die Forscher, den Zyklus 24 im Jahr 2021 offiziell zu beenden, um eine endgültige Vorhersage der Amplitude des Sonnenzyklus 25 zu treffen.
„(Der Terminationspunkt) ist ein Maß dafür, wie stark die magnetisierten Bänder des Hale-Zyklus interagieren“, sagt McIntosh. „Starke Interaktion führt zu mehr Überlappung und schwächeren Zyklen. Eine schwächere Interaktion führt zu weniger Überschneidungen und stärkeren Zyklen. Interessanterweise führen 11 Jahre einer Terminator-Trennung zu einem Zyklus von „durchschnittlicher“ Größe. Im Februar 2021 werden wir 10 Jahre alt.“
Beobachtungen der 11-jähriger Sonnenzyklus (eine Hälfte des 22-jährigen Hale-Zyklus, der die Zeit berücksichtigt, die dieselbe Hemisphäre der Sonne benötigt, um zwischen den Umschlägen zur gleichen Polarität zurückzukehren) ist eine der längsten ununterbrochenen astronomischen Aufzeichnungen, die mehrere Jahrhunderte zurückreicht. Die aktuelle Nummerierung der Sonnenzyklenreihe geht auf 1755 zurück.
Die Sonnenfleckenzahl wird als gewichteter Durchschnitt abgeleitet. Dies wird auch als bekannt Wolfszahl , da das System zur Berechnung der Zählung der Sonnenfleckenzahl auf den Astronomen Johann Rudolf Wolf im Jahr 1848 zurückgeht. Dieses System wurde kürzlich im Jahr 2015 durch den Sunspot Index and Long-Term Solar Observations ( SILSO ) mit Sitz am Königlichen Observatorium in Brüssel, Belgien. Im Jahr 2013 schlugen Forscher der University of Michigan in Ann Harbor vor, dass rohe Sonnenfleckenzahlen möglicherweise nicht der einzige oder sogar beste Weg sind, um die aktueller Stand des Sonnenzyklus . Stattdessen schlugen die Forscher vor, dass die Stärke und Ausrichtung des Heliosphärenstromblatts ein besserer Indikator für die Gesundheit der Sonne sein könnte.
Sonnenflecken in einem neuen Zyklus beginnen typischerweise in hohen solaren Breiten und arbeiten sich später im Zyklus in Richtung des Sonnenäquators im sogenannten Spörer-Gesetz vor. Sie können dies tatsächlich nach Breitengrad im Vergleich zur Zeit abbilden und ein Schmetterlingsdiagramm jedes Sonnenzyklus erstellen:
Sonnenfleckenbreite im Zeitverlauf im Vergleich zur Sonnenfleckenzahl. Kredit: NASA/MSFC
Wird Solar Cycle 25 ein mächtiger sein? Die gute Nachricht ist, dass wir möglicherweise nicht lange bis 2021 warten müssen, um zu wissen, welches Modell das richtige ist. Wir hatten tatsächlich einen der größten Sonnenflecken der letzten Jahre, der Ende 2020 sichtbar war … nur um die Sonne bis Anfang 2021 verstummen zu lassen.
Vorhersage der NOAA für den Sonnenzyklus 25. Quelle: NOAA .
„Wir haben immer noch kein vollständiges Verständnis des physikalischen Ursprungs des Sonnenzyklus“, sagte die Solarwissenschaftlerin Giuliana de Toma vom NCAR/High Altitude Observatory (die nicht an der Studie beteiligt war).Universum heute. „Die Zeit wird zeigen, ob es richtig ist. Die Stärke von Solar Cycle 25 ist ein sehr wichtiger Test für diese neue Theorie. Die meisten Vorhersageschemata sagen einen schwachen Sonnenzyklus 25 voraus, einschließlich solcher, die die Stärke der polaren Magnetfelder der Sonne beim Sonnenminimum als Indikator für die Stärke des nächsten Zyklus verwenden. Wenn Sonnenzyklus 25 tatsächlich ein starker Zyklus ist, wird er diesen älteren und populären Ansatz, der die richtige Vorhersage für vier Zyklen gemacht hat, ernsthaft in Frage stellen.“
Sonnenmissionen zum Anschauen
Diesmal ist die Menschheit bereit, die Sonne wie nie zuvor zu studieren. Das Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA, die ehrwürdige gemeinsame NASA/ESA Solar Heliosphere Observatory Mission (SOHO), STEREO-A, die Parker Solar Probe und die gemeinsame NASA/European Space Agency Solar Orbiter Mission sind alle im Weltraum und untersuchen die Sonne. Die Rolle der Sonnenaktivität in der Nähe der Pole (ein Ort, an dem Sonnenflecken selten zu sehen sind) ist besonders faszinierend… Solar Orbiter wird ab 2025 eine Flachwinkelansicht der Pole in der Nähe des nächsten Sonnenmaximums ermöglichen. Solaris-Mission der NASA wurde kürzlich auch für eine Konzeptstudie ausgewählt und würde auch auf die Solarmasten abzielen, wenn sie um 2025 für eine nominelle fünfjährige Mission gestartet wird.
Die vielen Gesichter von Sol, mit freundlicher Genehmigung der gemeinsamen NASA/ESA-Solar-Orbiter-Mission. Kredit : Solar Orbiter / EUI / PHI / ESA / NASA
Zu wissen, was die Sonne tut, ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, da die Artemis-Initiative, die Menschen zum Mond zurückzubringen, in den kommenden Jahren zunehmen wird. Es gibt tatsächlich einen Push-Pull-Kampf, wenn es um die Sonnenaktivität und die einfallende kosmische Strahlung geht: Eine hohe Sonnenaktivität drückt die lokale Sonnenblase aus, was zu weniger kosmischer Strahlungsbombardierung führt ... das Gegenteil ist der Fall, wenn die Sonne auf einem Minimum steht, aber natürlich , dann haben Astronauten dann mit gefährlichen Sonneneruptionen zu kämpfen. Die ersten beiden Experimente, die für das Mond-umlaufende Lunar Gateway geplant sind, werden die kumulative Strahlenexposition in der nahen Mondumgebung messen, ebenso wie Experimente an Bord der kommerziellen Lunar-Nutzlastdienste der NASA ( CLPS ) Astrobotic Lunar Peregrine Mission One und Intuitive Machines Nova-C Lander, die diesen Sommer ähnliche Experimente auf die Mondoberfläche bringen werden.
Da kommt noch mehr? Ein „Sonnenflecken-Sonnenaufgang“ von Ende 2020. Bildnachweis: Dave Dickinson.
Für Sonnenbeobachter bedeutet dies möglicherweise, dass in den kommenden Jahren mehr Sonnenvorsprünge, Sonnenflecken und Polarlichter zu beobachten sind. Ob der nächste Sonnenzyklus verpufft oder blendet, es lohnt sich immer, unseren Wirtsstern im Auge zu behalten, die einzige Sonne, die wir aus der Nähe studieren müssen.
Bildnachweis Leitbild: Eine der ersten Prominenz des Jahres 2021. Bildnachweis: Roger Hutchison .
