„Die Aktivität hier ist so hoch wie seit etwa 20 Jahren, seit etwa 2003“, sagte Mark Miesch, Mitglied des Sonnenmodellierungsteams am Space Weather Prediction Center der NOAA.
Wenn die Sonne ihr Verhalten von 2003 wiederholt, könnte die Erde eine Freude, aber auch einige Probleme erleben. Die Halloween-Stürme von 2003 brachten schillerndes grünes, rotes und violettes Polarlicht bis nach Kalifornien, Texas, Florida und sogar Australien. Sie störten außerdem mehr als die Hälfte aller Raumfahrzeuge in der Erdumlaufbahn, beschädigten einen Satelliten irreparabel und führten zu Kommunikationsproblemen bei Fluggesellschaften und Forschungsgruppen in der Antarktis.
Eine plötzlich geschäftige Sonne mag besorgniserregend klingen, aber die magnetische Aktivität der Sonne nimmt auf natürliche Weise in 11-Jahres-Perioden ab, die als Sonnenzyklus bekannt sind. Fast in der Mitte ihres aktuellen Sonnenzyklus wird erwartet, dass die Sonne zwischen Januar und Oktober 2024 ihre höchste Aktivität erreicht, aber nach Modellen des Space Weather Prediction Center wird die Aktivität wahrscheinlich bis 2025 oder vielleicht 2026 noch hoch sein.
Und der bevorstehende Höhepunkt dürfte im Vergleich zu den letzten Zyklen ein ordentliches Ergebnis sein. Der Anstieg zu diesem „Sonnenmaximum“ ist bereits stärker als von Wissenschaftlern angenommen und sendete im Jahr 2023 beeindruckende Mengen an Sonnenenergie und Teilchen auf die Erde, die Arizona seltene Polarlichtersichtungen bescherten. Es hat bereits mehr auffällige Sonneneruptionen und Eruptionen hervorgerufen als das letzte Sonnenmaximum im Jahr 2014.
Trotzdem sagen Wissenschaftler voraus, dass die Spitzenaktivität im Vergleich zum langfristigen Durchschnitt wahrscheinlich unter oder etwa unter der durchschnittlichen Intensität liegen wird – aber es wird trotzdem spannend sein.
„Wir werden im kommenden Jahr oder in ein paar Jahren einige lustige Dinge sehen“, sagte Scott McIntosh, ein Sonnenphysiker am National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado. „Wir werden wahrscheinlich ein Feuerwerk bekommen, egal ob sie es wollen oder nicht. wird Halloween entsprechen [2003], Ich weiß nicht. Wir sollten vorbereitet sein.“
Woher wissen wir, wann die Sonne ihren Höhepunkt erreicht?
Sobald das Sonnenmaximum überschritten ist, wird es deutlich und die Aktivität beginnt zu schwinden. Aber Beobachtungen vergangener Sonnenzyklen helfen Wissenschaftlern, im Voraus zu verstehen, worauf sie quantitativ achten müssen.
Eine Möglichkeit, die zunehmende und abnehmende Aktivität zu verfolgen, besteht darin, die Anzahl vorübergehender dunkler Flecken auf der Sonnenoberfläche, sogenannte Sonnenflecken, zu zählen. Sonnenflecken bilden „aktive Regionen“ auf der Sonne und sind oft die Quelle großer explosiver Energieausbrüche, die als Sonnenstürme bekannt sind. Mehr Sonnenflecken bedeuten im Allgemeinen mehr Sonnenaktivität.
„Sonnenflecken hängen mit magnetischer Aktivität auf der Sonne zusammen“, sagte Miesch, ebenfalls Forscher an der University of Colorado in Boulder. Konkret sagte er, es handele sich dabei um Orte, an denen Magnetfelder vom Inneren der Sonne (wo sie erzeugt werden) durch die Oberfläche in die Atmosphäre dringen.
„Wir wissen seit etwa 150 Jahren, dass die Anzahl der Flecken, wenn man auf die Sonnenoberfläche schaut, in einem Zeitraum von etwa 11 Jahren zu- und abnimmt“, sagte Miesch. Während dieses 11-jährigen Zeitraums tauschen der Nord- und der Südpol der Sonne ihre Plätze, um ihr Magnetfeld umzudrehen.
Der Beginn des 11-jährigen Sonnenzyklus weist die niedrigste Sonnenfleckenzahl und magnetische Aktivität auf, das sogenannte Sonnenminimum. Die Aktivität steigt in der Mitte des Zyklus, dem so genannten Sonnenmaximum, an und sinkt schließlich wieder auf das Minimum.
Die Sonne befindet sich derzeit in ihrem 25. Sonnenzyklus seit Beobachtungen im 18. Jahrhundert.
In den letzten 24 Sonnenzyklen lag die durchschnittliche Anzahl der Sonnenflecken am Sonnenmaximum im Spitzenmonat bei etwa 179 Sonnenflecken, sagte Miesch. (Das letzte Sonnenmaximum im April 2014 erreichte nur etwa 114 Sonnenflecken und war damit der schwächste Sonnenzyklus seit einem Jahrhundert.)
Das aktuelle Sonnenmaximum wird in seinem größten Monat voraussichtlich zwischen 135 und 174 liegen, was leicht unter dem Durchschnitt liegt, sagte Miesch, der bei der Modellierung des aktuellen Sonnenzyklus und seines Verlaufs mitgeholfen hat.
Einige halten dies jedoch für eine Unterschätzung. McIntosh und seine Kollegen sagten in ihren von der NOAA unabhängigen Modellen eine maximale Sonnenfleckenzahl im durchschnittlichen Bereich voraus. Er sagte, die NOAA-Prognose nähere sich der durchschnittlichen Anzahl von Sonnenflecken, wenn man sich die Fehlerbalken ansieht.
Der Höhepunkt werde voraussichtlich im Oktober 2024 erreicht, sagte Miesch, aber die Sonnenaktivität und die Anzahl der Sonnenflecken dürften laut NOAA-Modellen vom Januar voraussichtlich bis mindestens Mitte 2025 erhöht bleiben.
Aber das Verhalten der Sonne vorherzusagen kann schwieriger sein als eine Houdini-Routine.
„Wir verstehen viele Dinge über die Sonne, aber die Vorhersage, wann das Maximum erreicht wird, weist immer noch einen beträchtlichen Fehler auf“, sagte Rachael Filwett, Weltraumphysikerin an der Montana State University, die nicht an Vorhersagen des Sonnenzyklus beteiligt war .
Aber seien Sie versichert: Auch wenn dieses Sonnenmaximum etwas unterdurchschnittlich endet oder später eintritt, bedeutet das nicht, dass es langweilig wird.
Himmelsbeobachter bekamen im Jahr 2023 einen Einblick in das geschäftige Treiben der Sonne, als Sonnenstürme seltene Polarlichter in niedrigeren Breiten als üblich beobachteten und Funksignale störten. Andere aktuelle Sonnenaktivitäten haben sogar kleinere Kommunikationssatelliten aus dem Weltraum geworfen.
Sonnenstürme, auch geomagnetische Stürme genannt, da sie mit dem Erdmagnetfeld kollidieren, werden auf einer Skala von G1 (geringfügig) bis G5 (extrem) eingestuft. Mindestens ein geomagnetischer Sturm im letzten Jahr wurde als G4 eingestuft, der heftigste Sturm, der die Erde seit Jahren heimgesucht hat.
Die Frage für dieses Sonnenmaximum lautet: Werden wir einen G5-Sturm erleben? Die dramatischen Halloween-Stürme im Jahr 2003, die aus einem vergangenen Sonnenmaximum hervorgingen, wurden als G5 eingestuft.
„Das Entscheidende ist die Komplexität des [active] Regionen, die produziert werden. Es geht nicht um die Anzahl der Plätze“, sagte McIntosh. Wenn die starken geomagnetischen Stürme im Jahr 2023 ein Vorbote seien, sehe es laut McIntosh „ziemlich gut“ aus, weitere große Stürme zu sehen.
Wann es zu einem großen Sturm kommen wird, ist schwer zu sagen. Statistisch gesehen sei es laut McIntosh normal, G4- und G5-Ereignisse zu sehen, wenn die Sonne ihr solares Maximum verlässt. Einige der größten Stürme, die jemals die Erde heimgesucht haben, ereigneten sich in der abnehmenden Phase des Zyklus.
„Die Erde sieht tendenziell die Möglichkeit für direktere Treffer, wenn wir uns vom Sonnenmaximum entfernen, weil es in niedrigeren Breiten, näher am Standort der Erde, mehr Sonnenflecken gibt“, sagte Delores Knipp, Weltraumphysikerin an der University of Colorado in Boulder .
Auch Sonnenflecken in der abnehmenden Phase können komplexer sein, sagte Knipp. Wenn die Sonne in ein solares Minimum übergeht, wandern ihre Sonnenflecken von ihren mittleren Breiten in niedrigere Breiten. Einige Untersuchungen, sagte sie, deuten darauf hin, dass diese Migration zu Überschneidungen zwischen den beiden Hemisphären führen und magnetisch komplexere Eruptionen auf der Sonne hervorrufen könne.
Das sind gute Nachrichten für Polarlichtjäger, denn die Wahrscheinlichkeit, einen großen Sturm zu erleben, geht über das Sonnenmaximum hinaus – unabhängig davon, ob er im Jahr 2024 oder später auftritt – für ein oder zwei weitere Jahre.
Abgesehen von Polarlichtern wird das Sonnenmaximum auch einzigartige Möglichkeiten für die bevorstehende totale Sonnenfinsternis am 8. April bieten. Wissenschaftler sagen, dass die Sonne während der Totalität viel mehr Teilchenströme aus ihrer äußersten Atmosphäre (der Korona) haben wird, was Beobachtern der Sonnenfinsternis möglicherweise möglich ist um zu sehen.
„Es wird eine viel, viel ausgefeiltere Korona sein, die wir bei der Sonnenfinsternis im April sehen werden“, sagte Miesch.
Dieser Artikel ist Teil von Verborgener Planet, eine Kolumne, die sich mit der wundersamen, unerwarteten und ungewöhnlichen Wissenschaft unseres Planeten und darüber hinaus befasst.