Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια τεχνική πρόβλεψης που μπορεί να αποκαλύψει τη δύναμη του επόμενου κύκλου δραστηριότητας του Ήλιου έως και επτά χρόνια πριν φτάσει στο μέγιστο.
Η μέθοδος εστιάζει στον αριθμό των ηλιακών κηλίδων που υπάρχουν κατά τη διάρκεια μιας νέας φάσης «απενεργοποίησης» του ηλιακού κύκλου. Σε αυτό το σημείο, ο πιο έντονος διαστημικός καιρός του Ήλιου φαίνεται να έχει τελειώσει απότομα. Οι ερευνητές έχουν ήδη χρησιμοποιήσει τη μέθοδο για να κάνουν μια προκαταρκτική εκτίμηση για τον ηλιακό κύκλο 26.
Οι πρώτες εκτιμήσεις υποδηλώνουν ότι ο Κύκλος 26 μπορεί να είναι μέτριος, με αριθμό ηλιακών κηλίδων περίπου 100 έως 120. Αυτό θα τον καθιστούσε συγκρίσιμο ή ίσως πιο αδύναμο από τον τρέχοντα ηλιακό κύκλο 25. Ωστόσο, οι ερευνητές δεν θα μπορούν να κάνουν πιο ακριβή πρόβλεψη για περίπου δύο χρόνια και θα είναι δυνατές και οι ισχυρές και οι αδύναμες.
Τα ευρήματα παρουσιάζονται αυτή την εβδομάδα στην Εθνική Αστρονομική Συνάντηση της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Μπέρμιγχαμ.
Ο ακραίος καιρός του ήλιου σταματά ξαφνικά
Η Sandra Chapman, καθηγήτρια φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Warwick και διευθύντρια του Κέντρου Σύντηξης, Διαστήματος και Αστροφυσικής, είπε: «Ο Ήλιος δεν κοιμάται αργά και μετά ξυπνά ξανά.
“Αντίθετα, ανακαλύψαμε ότι σε ένα ορισμένο σημείο σε κάθε ηλιακό κύκλο ο καιρός στα πιο ακραία μέρη σταματά ξαφνικά. Εντοπίζοντας αυτό το σημείο, βρήκαμε έναν νέο τρόπο να εκτιμήσουμε πόσο ενεργός μπορεί να είναι ο επόμενος ηλιακός κύκλος.”
Ο καθηγητής Chapman αναμένει ότι οι προβλέψεις του Κύκλου 26 θα είναι πολύ πιο ακριβείς σε περίπου δύο χρόνια. Μέχρι τότε, ο ηλιακός κύκλος 25 θα πρέπει να φτάσει στο πρόσφατα προσδιορισμένο σημείο «απενεργοποίησης», έτσι οι επιστήμονες μπορούν να βασίσουν τους υπολογισμούς τους σε άμεσες παρατηρήσεις και όχι σε εικασίες.
Ο ήλιος διανύει έναν κύκλο που διαρκεί περίπου 11 χρόνια. Εκείνη τη στιγμή, το μαγνητικό του πεδίο αντιστρέφει την πολικότητα, ενώ ο αριθμός των ορατών ηλιακών κηλίδων αυξάνεται και στη συνέχεια μειώνεται.
Οι ηλιακές κηλίδες είναι εξαιρετικά ενεργές μαγνητικές περιοχές στην επιφάνεια του Ήλιου. Μπορούν να παράγουν ισχυρές ηλιακές εκλάμψεις και εκτοξεύσεις μάζας στεμμάτων, οι οποίες στέλνουν ενέργεια και φορτισμένα σωματίδια στο διάστημα. Αυτός ο καιρός στο διάστημα μπορεί να επηρεάσει τους δορυφόρους, τις επικοινωνίες, τα συστήματα πλοήγησης και τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας στη Γη.
Οι αστρονόμοι παρακολουθούν τις ηλιακές κηλίδες για αιώνες, αλλά κάθε ηλιακός κύκλος συμπεριφέρεται διαφορετικά. Μερικοί κύκλοι είναι μεγαλύτεροι ή μικρότεροι από άλλους και η έντασή τους μπορεί να ποικίλλει σημαντικά. Αυτές οι διαφορές καθιστούν δύσκολη την πρόβλεψη της ισχύος του επερχόμενου κύκλου.
Ένα νέο ηλιακό ρολόι βελτιώνει τις προβλέψεις
Η νέα τεχνική βασίζεται στο παλαιότερο «ηλιακό ρολόι» του καθηγητή Τσάπμαν, ένα σύστημα που παρακολουθεί τους ακανόνιστους κύκλους του ήλιου σε ένα τυποποιημένο ρολόι. Αυτή η εργασία έδειξε ότι ο ακραίος διαστημικός καιρός δεν εξαφανίζεται τόσο αργά όσο ένας κυκλωνικός άνεμος. Αντίθετα, τελειώνει σε ένα σαφώς καθορισμένο στάδιο.
Ο καθηγητής Chapman και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων που είναι ορατές κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης συνδέεται στενά με τις μέγιστες ηλιακές κηλίδες που επιτεύχθηκε κατά τον επόμενο ηλιακό κύκλο.
Αυτή η σχέση δημιουργεί έναν νέο τρόπο εκτίμησης της ισχύος των μελλοντικών κύκλων περίπου έξι έως επτά χρόνια πριν φτάσουν στο αποκορύφωμά τους. Οι υπάρχουσες μέθοδοι πρόβλεψης συνήθως παρέχουν λιγότερο εκ των προτέρων ειδοποίηση, επειδή οι επιστήμονες πρέπει να περιμένουν μέχρι ο Ήλιος να φτάσει στο ηλιακό ελάχιστο, το πιο ήσυχο μέρος του κύκλου του.
Η τεχνική υποδεικνύει επίσης ένα ορισμένο στάδιο κατά το οποίο αναμένεται να δημιουργηθεί το μαγνητικό πεδίο που είναι υπεύθυνο για τον επόμενο κύκλο. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι αυτή τη φορά θα τους βοηθήσει να κατανοήσουν καλύτερα το ηλιακό δυναμό, τη διαδικασία που δημιουργεί και διατηρεί το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου.
Ο καθηγητής Τσάπμαν είπε: «Απέχουμε περίπου δύο χρόνια από το σημείο απενεργοποίησης στον τρέχοντα ηλιακό κύκλο 25. Προς το παρόν, πρέπει να μαντέψουμε πού θα είναι αυτό το σημείο, αλλά μόλις φτάσουμε εκεί μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μόνο παρατηρήσεις για να κάνουμε πιο ακριβείς προβλέψεις για τον ηλιακό κύκλο 26.
«Αυτό θα μας έδινε ακόμα προειδοποίηση επτά ετών για το πόσο δυνατός θα μπορούσε να γίνει ο κύκλος».
Η προηγούμενη πρόβλεψη προέβλεψε σωστά τον κύκλο 25
Η μέθοδος έδειξε προηγουμένως ότι ο Ηλιακός Κύκλος 25 θα ήταν πιο ενεργός από ό,τι είχαν προβλεφθεί προηγούμενες προβλέψεις. Αυτή η έντονη δραστηριότητα βοήθησε στη δημιουργία των θεαματικών οθονών σέλας που παρατηρήθηκαν τα τελευταία χρόνια.
Το Ηνωμένο Βασίλειο γνώρισε αρκετές ιστορικές ηλιακές καταιγίδες το 2024 καθώς ο Κύκλος 25 πλησιάζει στην «ηλιακή αιχμή» του, την περίοδο της μεγαλύτερης δραστηριότητας. Τα σημαντικότερα γεγονότα σημειώθηκαν από τις 10 έως τις 13 Μαΐου.
Ένα σύμπλεγμα γιγάντιων ηλιακών κηλίδων κοντά στο ηλιακό μέγιστο έχει προκαλέσει την ισχυρότερη γεωμαγνητική καταιγίδα που επηρεάζει τη Γη εδώ και περισσότερα από 20 χρόνια. Τα γεγονότα παρήγαγαν φωτεινά και ευρέως διαδεδομένα σέλας σε όλο το Ηνωμένο Βασίλειο, με το βόρειο σέλας ορατό μέχρι νότια ως το Ντέβον και την Κορνουάλη.
Το 2022, ο καθηγητής Chapman έλαβε το μετάλλιο Chapman της Royal Astronomical Society. Το βραβείο αναγνωρίζει την πρωτοποριακή του έρευνα σχετικά με τη συμπεριφορά των πλανητικών μαγνητικών πεδίων και τους τρόπους με τους οποίους αυτά τα πεδία δημιουργούν διαστημικό καιρό.
Γιατί έσβησε η ηλιακή καταιγίδα;
Το πρόσφατα εντοπισμένο σημείο απενεργοποίησης εμφανίζεται επίσης όταν οι ενεργές περιοχές ηλιακών κηλίδων κινούνται κάτω από περίπου 15 μοίρες του ηλιακού γεωγραφικού πλάτους.
Κατά τη διάρκεια κάθε ηλιακού κύκλου, οι ηλιακές κηλίδες σχηματίζουν ένα «μοτίβο πεταλούδας». Εμφανίζονται αρχικά σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη και σταδιακά πλησιάζουν στον ηλιακό ισημερινό καθώς ο κύκλος εξελίσσεται.
Ο Ήλιος έχει διαφορική περιστροφή, που σημαίνει ότι περιστρέφεται με διαφορετικές ταχύτητες σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη. Κάτω από περίπου 15 μοίρες γεωγραφικού πλάτους, ωστόσο, η διαφορά ταχύτητας περιστροφής εξασθενεί. Αυτό δημιουργεί μια συν-περιστρεφόμενη περιοχή γύρω από τον ηλιακό ισημερινό (το ηλιακό «ρεύμα πίδακα»).
Ο καθηγητής Chapman πιστεύει ότι οι πιο ισχυρές στεφανιαίες εκτινάξεις μάζας οδηγούνται από διαφορική περιστροφή. Καθώς μέρη του ήλιου περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες, συστρέφουν το αναδυόμενο μαγνητικό πεδίο και δημιουργούν ενέργεια. Μόλις οι ενεργές περιοχές ηλιακών κηλίδων κινηθούν εντός 15 μοιρών από τον ισημερινό, αυτός ο μηχανισμός συστροφής εξασθενεί και ο κύριος παράγοντας των ακραίων καιρικών φαινομένων στο διάστημα παύει.
Για να δοκιμάσει την ιδέα, ο καθηγητής Chapman εξέτασε τη συσχέτιση 27 ημερών (μέση ηλιακή περιστροφή) στον δείκτη AA (γεωμαγνητική δραστηριότητα στη Γη) και τον συνέκρινε με καταγεγραμμένα διαστημικά καιρικά φαινόμενα.
Μετά το σημείο απενεργοποίησης, οι γεωμαγνητικές καταιγίδες γίνονται λιγότερο ακραίες και ακολουθούν ένα μοτίβο 27 ημερών. Αυτό υποδηλώνει ότι πιθανότατα παρήχθησαν από συν-περιστρεφόμενες ροές και όχι από στεφανιαίες εκτοξεύσεις μάζας.
