Extreme ruimteweergebeurtenissen kunnen grote gevolgen hebben voor systemen zoals satellieten, communicatiesystemen, energiedistributie en luchtvaart. Ze worden aangedreven door zonneactiviteit waarvan bekend is dat ze een onregelmatige cyclus van ongeveer 11 jaar hebben. Door het bedenken van een nieuwe, gewone 'zonneklok', onderzoekers hebben ontdekt dat het in- en uitschakelen van perioden met hoge zonneactiviteit behoorlijk scherp is, en kunnen de in- en uitschakeltijden bepalen. Uit hun analyse blijkt dat, hoewel extreme gebeurtenissen op elk moment kunnen plaatsvinden, ze komen veel minder vaak voor in het stille interval.

De klok zal wetenschappers helpen om nauwkeuriger te bepalen wanneer het risico op zonnestormen het grootst is en helpen bij het plannen van de effecten van ruimteweer op onze ruimte-infrastructuur, belangrijk omdat de volgende inschakeling van de activiteit op handen kan zijn als de zonneactiviteit van het huidige minimum afwijkt.

Gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven door een team onder leiding van de Universiteit van Warwick, de zonneklok gebruikt het dagelijkse zonnevlekkenaantal dat sinds 1818 beschikbaar is om de zonneactiviteit over 18 zonnecycli in kaart te brengen tot een gestandaardiseerde 11-jarige cyclus of 'klok'. Geen twee zonnecycli zijn hetzelfde, maar met behulp van een wiskundige techniek die bekend staat als de Hilbert-transformatie, de onderzoekers konden voor het eerst de zonneactiviteitscyclus standaardiseren.

De klok onthulde dat de overgangen tussen rustige en actieve perioden in zonneactiviteit scherp zijn. Zodra de klok is opgebouwd uit waarnemingen van zonnevlekken, kan deze worden gebruikt om waarnemingen van zonneactiviteit en ruimteweer te ordenen. Deze omvatten het optreden van zonnevlammen die worden waargenomen in röntgenstraling door de GOES-satellieten en F10.7-zonne-radioflux die de coronale activiteit van de zon volgt. Dit zijn allemaal aanjagers van ruimteweer op aarde, waarvoor het langste record de aa-index is, gebaseerd op magnetische veldmetingen in het VK en Australië die meer dan 150 jaar teruggaan. Al deze waarnemingen laten dezelfde scherpe in- en uitschakeltijden van activiteit zien.

Zodra de in- en uitschakeltijden uit de klok zijn verkregen, het voorkomen van extreme gebeurtenissen wanneer de zon actief of stil is, kan worden berekend.

Hoofdauteur Professor Sandra Chapman, van het Centre for Fusion van de Universiteit van Warwick, Ruimte en astrofysica, zei:"Wetenschappers brengen hun leven door met proberen het boek van de natuur te lezen. Soms creëren we een nieuwe manier om de gegevens te transformeren en wat rommelig en ingewikkeld leek, is plotseling prachtig eenvoudig. In dit geval, onze zonneklokmethode toonde duidelijke 'inschakel'- en 'uitschakel'-tijden die voor het eerst stille en actieve intervallen voor ruimteweer afbakenden.

"Grote gebeurtenissen kunnen op elk moment plaatsvinden, maar zijn veel waarschijnlijker rond het zonnemaximum. Door de waarnemingen netjes te ordenen, ontdekken we dat in 150 jaar aardmagnetische activiteit op aarde, slechts een paar procent komt voor tijdens deze rustige omstandigheden.

"Het vermogen om het risico in te schatten van een toekomstige zonne-superstorm is van vitaal belang voor ruimte- en grondgebaseerde technologieën die bijzonder gevoelig zijn voor ruimteweer, zoals satellieten, communicatie systeem, energiedistributie en luchtvaart.

"Als je een systeem hebt dat gevoelig is voor ruimteweer, moet je weten hoe waarschijnlijk een grote gebeurtenis is, en het is handig om te weten wanneer we ons in een rustige periode bevinden, omdat het onderhoud en andere activiteiten mogelijk maakt die systemen tijdelijk kwetsbaarder maken."

Het onderzoek was co-auteur van Scott Mcintosh van het National Center for Atmospheric Research, Robert Leamon van de Universiteit van Maryland en NASA's Goddard Space Flight Center en Nick Watkins van de University of Warwick en London School of Economics and Political Science.

Robert Leamon zei:"De Hilbert-transformatie is een heel krachtige techniek in de hele wetenschap. Sandra stelde het me voor voor een heel ander project - dit is echt een toevallige reeks gebeurtenissen - vanwege haar werk in laboratoriumfusieplasma's, en toen we het op zonnevlekken aanbrachten, we zagen dat het verband hield met de scherpe inschakeling van activiteit die we elders hadden gezien. Sandra zag toen de uitschakeling kijkend naar de aa-index."

Scott Mcintosh zei:"We voorzien dat de deur die dit innovatieve werk opent, zal leiden tot de ontwikkeling van betekenisvolle klimatologieën voor zonneactiviteit en een verbeterde voorspelbaarheid die daaruit zal voortvloeien."

"Het kwantificeren van de zonnecyclusmodulatie van extreem ruimteweer" is gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven .