Wetenschappers van Skoltech en hun collega's van de Universiteit van Graz en het Kanzelhöhe-observatorium (Oostenrijk), het Hvar-observatorium (Kroatië) en het Belgian Solar-Terrestrial Centre of Excellence - SILSO, de Koninklijke Sterrenwacht van België, presenteerden een nieuwe methode om de sterkte van de 11-jarige zonnecyclus. De resultaten zijn belangrijk voor het anticiperen op en het verminderen van ruimteweereffecten op astronauten, piloten en moderne technologische systemen, zowel in de ruimte als op aarde. De studie zal worden gepubliceerd in Astronomy &Astrophysics .

De zon is de bron van krachtige explosies die astronauten en moderne technologieën in de ruimte en op aarde kunnen beïnvloeden. Aan het begin van de 17e eeuw richtte Galileo Galilei zijn telescoop op de zon en ontdekte zonnevlekken. In de 19e eeuw werd duidelijk dat zonnevlekken verschijnen en verdwijnen met een bepaalde periodiciteit, gemiddeld om de 11 jaar. Zonnevlekken worden nu regelmatig gecontroleerd door meer dan 80 observatoria over de hele wereld en onderzoekers hebben gedurende meer dan vier eeuwen ononderbroken zonnevlekkengegevens verzameld, wat het langste wetenschappelijke experiment in de geschiedenis van de mensheid is.

Zonnevlekken zijn visuele manifestaties van krachtige magnetische velden die vanuit het binnenste van de zon door het oppervlak zijn opgestegen. De magnetische buizen die zonnematerie dragen, komen uit de ene zonnevlek tevoorschijn, vormen een gigantische lus en gaan weer het oppervlak binnen via een andere zonnevlek. Daarom komen de meeste zonnevlekken in paren voor, die, net als een magneet, tegengestelde polariteiten hebben:de ene is positief en de andere negatief. In deze lussen hoopt zich vrije magnetische energie op en kan plotseling worden vrijgegeven, bijvoorbeeld in de vorm van een uitbarsting of plasma-ejectie.

Binnen een paar minuten kan een zonnevlam 100.000 keer meer energie vrijgeven dan alle elektriciteitscentrales op aarde gedurende een jaar genereren. Het licht van de flare bereikt de aarde binnen acht minuten; de dichte atmosfeer van de aarde absorbeert de gevaarlijke straling van de zonnevlam en beschermt zo het leven op het oppervlak. Maar toch eist dit zijn tol, radiocommunicatie en GPS kunnen worden verstoord. Zo verdwenen in november 2015 in Zweden vliegtuigen van radars door een zonnevlam. En als de zon in een stormachtige bui is, zijn luchtvaartmaatschappijen genoodzaakt om vluchten over de polen te annuleren omdat er tijdens stormen geen radiocommunicatie is. Vaak worden plasmawolken direct na een uitbarsting uit de zonnecorona geworpen en de ruimte in geslingerd. Coronale massa-ejecties, gigantische magnetische plasmabellen van miljarden ton, expanderen snel naar buiten vanaf de zon en kunnen de aarde binnen enkele dagen raken als haar baan elkaar kruist. Zo brengt de zon zijn stemming over op onze planeet:een geomagnetische storm woedt en de aurora borealis verschijnt.

"Momenteel zijn we de stijgende fase van een nieuwe zonnecyclus (nr. 25) ingegaan en zien hoe steeds meer zonnevlekken op de zon verschijnen. Meer zonnevlekken - meer zonnestormen, uitbarstingen en coronale massa-ejecties. Onlangs lanceerde SpaceX 49 satellieten als een onderdeel van het Starlink-internetproject van Elon Musk. Maar helaas gingen de meeste CubeSats verloren en bereikten ze niet hun beoogde baan. Deze storing kostte meer dan 50 miljoen dollar en werd veroorzaakt door een zonnestorm. Aldus voorspellingen van zonneactiviteit zijn uiterst belangrijk voor het plannen van satellietlanceringen, langdurige ruimtemissies, voorspelling van blootstelling aan straling op vliegtuigvluchten en vele andere ruimteweertoepassingen om in harmonie te leven met een stormachtige stemming van de zon", zegt Skoltech universitair hoofddocent Tatiana Podladchikova, de studie's hoofdauteur.

De auteurs van de recente studie in Astronomy &Astrophysics kwam met een nieuwe methode om de sterkte van de 11-jarige zonnecyclus te voorspellen. Het team toonde aan dat de maximale groeisnelheid van zonnevlekactiviteit in de stijgende fase van een zonnecyclus een effectieve voorloper is van de amplitude van de zonnecyclus. Gebruikmakend van de nieuwe catalogus van Hemispheric Sunspot Numbers, onlangs gepresenteerd door het team, toonden ze aan dat de voorspellingen van de zonnecyclusamplitudes nauwkeuriger zijn wanneer de evolutie van zonneactiviteit afzonderlijk wordt beschouwd voor de twee hemisferen van de zon.

"Het zonnemagneetveld is de aanjager van de 11-jarige zonnecyclus en van energetische uitbarstingen van onze zon. We hebben uit ons onderzoek geleerd dat we nauwkeurigere voorspellingen van zonneactiviteit kunnen verkrijgen wanneer we hemisferische zonnevlekkengegevens gebruiken, die de asymmetrische en uit-fasegedrag van de evolutie van het magnetische veld van de zon in het noorden en het zuiden van de zonnehemisferen", zegt co-auteur Astrid Veronig, professor aan de Universiteit van Graz, en hoofd van het Kanzelhöhe Observatorium voor zonne- en milieuonderzoek.

Skoltech Ph.D. student en studie co-auteur Shantanu Jain benadrukte het praktische belang van hun nieuwe studie over voorspellingen van de zonnecyclus:"Deze studie stelt ons in staat om de evolutie van de zonnecyclus ruim van tevoren nauwkeurig te bepalen en ons voor te bereiden in het geval van een extreem ruimteweergebeurtenis Met een toenemende afhankelijkheid van technologie in de 21e eeuw, kan een extreem ruimteweergebeurtenis ons dagelijks leven verstoren, omdat het de elektriciteitsnetten en communicatielijnen kan beschadigen en het internet kan beïnvloeden, wat enorme economische verliezen kan veroorzaken.Effectieve en nauwkeurige voorspellingstechnieken voor ruimteweer kunnen echter helpen ons om dergelijke scenario's te voorkomen."

"Ons werk bevestigt het grote belang van een onafhankelijke studie van de hemisferen van de zon en regelmatige gegevensverzameling voor hen. Ook vermeldenswaard is dat onze methode in realtime kan worden gebruikt, we kunnen de cyclusamplitude continu voorspellen gedurende de ontwikkeling van de stijgende fase van een zonnecyclus en update de voorspelling wanneer de laatste waarde van de groeisnelheid groter is dan de vorige. Met de momenteel beschikbare gegevens voorspellen we dat de lagere schatting van de amplitude van de huidige zonnecyclus (nr. 25) 110±26 zal zijn , wat vergelijkbaar is met de vorige 11-jarige zonnecyclus (nr. 24), "zegt co-auteur van de studie en Skoltech's MSc-afgestudeerde Olga Sutyrina, die momenteel haar carrière als onderzoekswetenschapper bij Schlumberger nastreeft.

"Dergelijke voorspellingen op middellange termijn kunnen alleen berusten op gegevensreeksen uit het verleden die de werkelijke evolutie van de zonnecyclus gedurende eeuwen nagaan. Dit werk maakte met name gebruik van het nieuw opnieuw gekalibreerde zonnevlekkengetal van WDC-SILSO, gecombineerd met hemisferische informatie verkregen uit de fotocatalogus van Greenwich. Deze gegevenscombinatie leverde een nog rijkere statistische basis op voor het bouwen van deze nieuwe voorspellingstechniek", aldus de co-auteur van het onderzoek en het hoofd van het World Data Center SILSO Frédéric Clette.

"En welke stormen er ook komen, we wensen iedereen goed weer in de ruimte", concludeerde Tatiana Podladchikova. + Verder verkennen

'Geen paniek', want zonnevlek met potentieel voor zonnevlammen verdubbelt van de ene op de andere dag in omvang, zeggen wetenschappers