Zdjęcie w tle: NASA, Goddard Space Flight Center
Przez ostatnich kilka lat Słońce nie grzeszyło aktywnością. Jednak naukowcy przewidują, że w najbliższym czasie to się zmieni, gdyż nasza gwiazda weszła w swój nowy, 25. cykl. Jednak zanim zajmiemy się przewidywaniami na temat tego, jaki on będzie, poświęćmy parę minut na wspomnienie ubiegłego, 24. cyklu.
Cykle Słoneczne – trochę teorii
Pole magnetyczne Słońca ma tendencję do zamiany miejscami biegunów, gdzie północ staje się południem i na odwrót, w cyklu trwającym około 11 lat. Przebiegunowanie następuje w szczycie każdego cyklu słonecznego, wtedy też aktywność naszej gwiazdy jest największa. Nie znamy jeszcze dokładnych mechanizmów stojących za tym procesem, jednak mamy nadzieję, że prowadzone przez nas badania dadzą w niedalekiej przyszłości odpowiedź na to intrygujące pytanie.
Dobrym wyznacznikiem tego, w którym momencie swojego cyklu jest aktualnie Słońce, jest obserwacja pojawiających plam słonecznych. Są to obszary o temperaturze około 1000-2000 K niższej niż temperatura powierzchni Słońca, wynosząca mniej więcej 6000 K. Kiedy jest ich dużo, aktywność słoneczna jest wysoka, a gdy obserwujemy ich niewiele, wręcz przeciwnie.
Dlaczego liczbę plam słonecznych możemy powiązać z aktywnością słoneczną? Na początek dobrze sobie uzmysłowić, że pole magnetyczne Słońca jest ściśle związane z plazmą słoneczną. Można powiedzieć, że jest w nią wmrożone. Kiedy przemieszczeniu ulega plazma, ulega mu także pole magnetyczne. Poszczególne szerokości geograficzne Słońca poruszają się z różnymi prędkościami kątowymi, co powoduje skręcenie się linii pola magnetycznego. Plamy słoneczne to właśnie wynik ich koncentracji – im jest plam więcej, tym nasza gwiazda jest bardziej aktywna.
Podsumowanie 24 cyklu
Ostatni cykl słoneczny rozpoczął się w grudniu 2008 roku i był 24 cyklem od 1755 roku, czyli od kiedy zaczęto zbierać dane, pozwalające na dokładniejsze oszacowanie aktywności naszej gwiazdy. Szczyt jego aktywności przypadł na kwiecień 2014 roku. W czasie jednego cyklu aktywność zwykle rośnie przez 3-5 lat, osiąga maksimum, a później przez kolejne 6-7 lat maleje. W ostatnich latach nie obserwowaliśmy zbyt wielu plam słonecznych, rozbłysków lub dużych wyrzutów plazmy z powierzchni Słońca, co świadczy o jego niskiej aktywności. Analogicznie okres, w którym nasza gwiazda jest najbardziej i najmniej aktywna, nazywamy słonecznym maksimum i minimum. Cykl 24. był dość przeciętnym cyklem – był względnie słaby, jednak nie był ani jednym z najmniej, ani jednym z najbardziej intensywnych.
Powyższy wykres obrazuje aktywność Słońca podczas ostatniego cyklu. Na pionowej osi oznaczono liczbę plam słonecznych na powierzchni naszej gwiazdy. Określa się ją Liczbą Wolfa, będącą zestawieniem liczby plam słonecznych i liczby grup tychże plam. Podczas maksimum cyklu, uśredniona z 13 miesięcy Liczba Wolfa wynosiła 81.8. Dla porównania cykl 24. był o około 30% słabszy pod względem aktywności niż poprzedni 23. cykl, którego maksimum było na poziomie 119.7.
,
Wykres obrazujący zmiany aktywności Słońca podczas ostatnich 10 cykli słonecznych.
Przewidywanie dotyczące nowego cyklu
Według naukowców nowy, 25. cykl słoneczny, zaczął się w grudniu ubiegłego (2019) roku. Za początek nowego cyklu uznaje się sytuację, kiedy nowe plamy pojawiające się na średnich wysokościach geograficznych Słońca mają przeciwną biegunowość magnetyczną, niż te z poprzedniego cyklu. Jednak liczba plam słonecznych zmienia się z dnia na dzień i wyraźne wzorce aktywności są dostrzegane dopiero po kilku miesiącach od rozpoczęcia nowego cyklu. Dlatego właśnie naukowcy ogłosili czas rozpoczęcia obecnego cyklu dopiero we wrześniu tego roku.
Plamy magnetyczne zwykle pojawiają się parami, przy czym każda z plam ma inną biegunowość magnetyczną, lub nawet jeśli plama występuje pojedynczo, to towarzyszy jej obszar pola magnetycznego o przeciwnej biegunowości. Dobrze przedstawia to poniższa grafika.
Srebrne linie widoczne na grafice, obrazują linie pola magnetycznego Słońca w dniu 1 stycznie 2011 roku, a ciemne plamki na powierzchni gwiazdy to plamy słoneczne. Każda para plam jest „połączona” ze sobą liniami pola.
Przewidywalne zmiany aktywności słonecznej podczas 25 cyklu.
Co ciekawe, naukowcy przewidują, że ten cykl zakończy trwający od czterech dekad trend, kiedy z cyklu na cykl pole magnetyczne na biegunach stopniowo słabło, co skutkowało zmniejszeniem się intensywności kolejnych cykli. Jeśli faktycznie by tak było, to położyłoby to kres spekulacjom dotyczącym wchodzenia przez naszą gwiazdę w wielkie minimum słoneczne – trwający od dziesięcioleci do stuleci okres niskiej aktywności.
Ostatnie takie minimum, zwane minimum Maundera miało miejsce w latach 1645 – 1717. Niektórzy obawiają się, że kolejny długoletni spadek aktywności naszej gwiazdy wpłynąłby na klimat Ziemi. Jednak naukowcy przekonują, że nawet jeśli nasza gwiazda weszłaby w okres wielkiego minimum, obecność w atmosferze Ziemi gazów cieplarnianych znacznie przewyższyłaby wkład aktywności słonecznej w zmiany klimatu.
Podsumowując, 25. cykl słoneczny prawdopodobnie będzie podobny do swojego poprzednika, co oznacza, że Słońce w ciągu najbliższej dekady nie będzie zbyt aktywne. Jednak mimo wszystko należy pamiętać, że wielkie wyrzuty plazmy czy potężne rozbłyski mogą się zdarzyć w każdej chwili, niezależnie od intensywności cyklu. Także nasza gwiazda jeszcze może nas zaskoczyć.
