De onderzoekers presenteren daarom een ​​consistent model voor zonnecycli van verschillende lengtes – en nog een sterk argument om de voorheen controversiële planetaire hypothese te ondersteunen. De resultaten zijn nu gepubliceerd in het tijdschrift Solar Physics .

Hoewel de zon, die dicht bij ons staat, de best onderzochte ster is, zijn veel vragen over de fysica ervan nog niet volledig beantwoord. Deze omvatten de ritmische schommelingen in de zonneactiviteit. De bekendste hiervan is dat de zon gemiddeld elke elf jaar een stralingsmaximum bereikt, wat deskundigen de Schwabe-cyclus noemen.

Deze activiteitscyclus vindt plaats omdat het magnetische veld van de zon gedurende deze periode verandert en uiteindelijk de polariteit omkeert. Dit is op zichzelf niet ongebruikelijk voor een ster, ware het niet dat de Schwabe-cyclus opmerkelijk stabiel is.

De Schwabe-cyclus wordt bedekt door andere, minder voor de hand liggende fluctuaties in activiteit, variërend van een paar honderd dagen tot enkele honderden jaren, elk vernoemd naar hun ontdekkers. Hoewel er al verschillende pogingen zijn gedaan om deze cycli en wiskundige berekeningen te verklaren, bestaat er nog steeds geen alomvattend fysiek model.

Planeten bepalen het ritme

Dr. Frank Stefani van het Institute of Fluid Dynamics van HZDR is al enkele jaren een voorstander van de ‘planetaire hypothese’, omdat het duidelijk is dat de zwaartekracht van de planeten een getijdeneffect uitoefent op de zon, vergelijkbaar met dat van de maan op aarde. . Dit effect is elke 11,07 jaar het sterkst:telkens wanneer de drie planeten Venus, Aarde en Jupiter in een bijzonder opvallende lijn op één lijn met de zon staan, vergelijkbaar met springtij op aarde bij nieuwe of volle maan. Dit valt opvallend samen met de Schwabe-cyclus.

Het magnetische veld van de zon wordt gevormd door complexe bewegingen van het elektrisch geleidende plasma in de zon. “Je kunt het zien als een gigantische dynamo. Hoewel deze zonnedynamo op zichzelf een activiteitscyclus van ongeveer elf jaar genereert, denken we dat de invloed van de planeten vervolgens ingrijpt in de werking van deze dynamo, door hem herhaaldelijk een duwtje in de rug te geven en waardoor het ongewoon stabiele 11,07-jarige ritme aan de zon wordt opgelegd", legt Stefani uit.

Enkele jaren geleden ontdekten hij en zijn collega's in de beschikbare observatiegegevens sterk bewijs voor een dergelijk geklokt proces. Ze waren ook in staat om verschillende zonnecycli te correleren met de beweging van de planeten, gewoon met behulp van wiskundige methoden. In eerste instantie kon de correlatie echter niet voldoende fysiek worden verklaard.

Rossby-golven op de zon fungeren als tussenpersonen

‘We hebben nu het onderliggende fysieke mechanisme gevonden. We weten hoeveel energie er nodig is om de dynamo te synchroniseren, en we weten dat deze energie door zogenaamde Rossby-golven naar de zon kan worden overgebracht. Het mooie is dat we dat nu niet meer kunnen doen. verklaren alleen de Schwabe-cyclus en de langere zonnecycli, maar ook de kortere Rieger-cycli waar we voorheen niet eens aan hadden gedacht", zegt Stefani.

Rossby-golven zijn vortexvormige stromingen op de zon, vergelijkbaar met de grootschalige golfbewegingen in de atmosfeer van de aarde die hoge- en lagedruksystemen controleren.

De onderzoekers berekenden dat de getijdenkrachten tijdens springtij van twee van elk van de drie planeten Venus, Aarde en Jupiter precies de juiste eigenschappen hadden om Rossby-golven te activeren – een inzicht met veel gevolgen.

Allereerst bereiken deze Rossby-golven dan voldoende hoge snelheden om de zonnedynamo de nodige impuls te geven. Ten tweede gebeurt dit elke 118, 193 en 299 dagen, in overeenstemming met de Rieger-cycli die op de zon zijn waargenomen. En ten derde kunnen alle extra zonnecycli op deze basis worden berekend.

Alle cycli verklaard door één enkel model

Dit is waar de wiskunde in beeld komt:de superpositie van de drie korte Rieger-cycli levert automatisch de prominente 11,07-jarige Schwabe-cyclus op. En het model voorspelt zelfs langdurige fluctuaties van de zon, omdat de beweging van de zon rond het zwaartepunt van het zonnestelsel een zogenaamde zwevingsperiode van 193 jaar veroorzaakt op basis van de Schwabe-cyclus.

Dit komt overeen met de orde van grootte van een andere cyclus die is waargenomen, de Suess-de Vries-cyclus.

In deze context ontdekten de onderzoekers een indrukwekkend verband tussen de berekende periode van 193 jaar en periodieke fluctuaties in klimaatgegevens. Dit is nog een robuust argument voor de planetaire hypothese, omdat "de scherpe Suess-de Vries-piek op 193 jaar nauwelijks kan worden verklaard zonder fasestabiliteit in de Schwabe-cyclus, die alleen aanwezig is in een geklokt proces", schat Stefani.

Betekent dit dat de vraag of de zon het ritme van de planeten volgt eindelijk beantwoord is? Stefani zegt:"We zullen het waarschijnlijk pas 100% zeker weten als we meer gegevens hebben. Maar de argumenten vóór een proces dat door de planeten wordt geklokt zijn nu erg sterk."