مقاله پنجم
5
Solar maximum could hit us harder and sooner than we thought. How dangerous will the sun's chaotic peak be?
By Harry Baker
published 24 June 2023
The sun is quickly approaching a
major peak in solar activity.
Experts warn it could potentially begin by the end of 2023, years before
initial predictions suggested. This image shows how the sun's appearance
changes between solar maximum (on the left) and solar minimum (on the right).
(Image credit: NASA/Solar Dynamics
Observatory)
From a distance, the sun may seem calm and steady. But zoom
in, and our home star is actually in a perpetual state of flux, transforming
over time from a uniform sea of fire to a chaotic jumble of warped plasma and
back again in a recurring cycle.
Every 11 years or so, the sun's magnetic field gets tangled up like a ball of
tightly wound rubber bands until it eventually snaps and completely flips —
turning the north pole into the south pole and vice versa.
In the lead-up to this gargantuan reversal, the sun amps up its activity:
belching out fiery blobs of plasma, growing dark planet-size spots and emitting
streams of powerful radiation.
This period of increased activity, known as solar maximum, is also a
potentially perilous time for Earth, which gets bombarded by solar storms that
can disrupt communications, damage power infrastructure, harm some living
creatures (including astronauts) and send satellites plummeting toward the
planet.
And some scientists think the next solar maximum may be coming sooner —
and be much more powerful — than we thought.
Originally, scientists predicted that the current solar cycle would peak in
2025. But a bumper crop of sunspots, solar storms and rare solar phenomena
suggest solar maximum could arrive by the end of this year at the earliest —
and several experts told Live Science we are poorly prepared.
Related: 10 signs the sun is gearing up for
its explosive peak — the solar maximum
What
causes the solar cycle?
Approximately every 11 years, the sun goes from a low point in solar activity,
known as solar minimum, to solar maximum and
back again. It's not clear exactly why the sun's cycles last
this long, but astronomers have noted the pattern ever since the first, aptly
named Solar Cycle 1, which occurred between 1755 and 1766. The current cycle,
Solar Cycle 25, officially began in December 2019, according to NASA.
So what causes our home star's fluctuation? "It all comes down to the
sun's magnetic field," Alex
James, a solar physicist at University College London in
the U.K., told Live Science.
At solar minimum, the sun's magnetic field is strong and organized, with two
clear poles like a normal dipole magnet, James said. The magnetic field acts as
a "giant forcefield" that contains the sun's superheated plasma, or
ionized gas, close to the surface, suppressing solar activity, he added.
A butterfly-shaped coronal mass
ejection explodes from the sun's far side on March 10. (Image credit:
NASA/Solar and Heliospheric Observatory)
But the magnetic field slowly gets
tangled, with some regions becoming more magnetized than others, James said. As
a result, the sun's magnetic field gradually weakens, and solar activity begins
to ramp up: Plasma rises from the star's surface and forms massive magnetized
horseshoes, known as coronal loops, that pepper the sun's lower atmosphere.
These fiery ribbons can then snap as the sun's magnetic field realigns,
releasing bright flashes of light and radiation, known as solar flares. Sometimes, flares also bring enormous, magnetized clouds
of fast-moving particles, known as coronal mass ejections (CMEs).
A few years after the maximum, the
sun's magnetic field "snaps" and then completely flips. This ushers
in the end of the cycle and the beginning of a new solar minimum, James said.
Related: Could a solar storm ever destroy
Earth?
To determine where we are in the solar cycle, researchers monitor sunspots — darker, cooler, circular patches
of our local star's surface where coronal loops form.
"Sunspots appear when strong magnetic fields poke through the surface of
the sun," James said.
"By looking at those sunspots we can get an idea of how strong and complex
the sun's magnetic field is at that moment."
(Image
credit: Şenol
Şanlı)
Sunspots
are almost completely absent at solar minimum and increase in numbers until a
peak at solar maximum, but there's a lot of variation from cycle to cycle.
"Every cycle is different," James said.
Solar Cycle 25
In April 2019, the Solar Cycle 25 Prediction Panel, which is made up of dozens
of scientists from NASA and the National Oceanic and Atmospheric Administration
(NOAA),
released its forecast
for Solar Cycle 25, suggesting that the solar maximum would likely begin
sometime in 2025 and would be comparable in size to the maximum of Solar Cycle
24, which peaked unusually late between mid-2014 and early 2016 and was quite
weak compared with past solar maximums.
But from the beginning, the forecast seemed off. For instance, the number of
observed sunspots has been much higher than predicted.
In December 2022, the sun reached
an eight-year sunspot peak.
And in January 2023, scientists observed more than twice as many sunspots as
NASA had predicted (143 observed versus 63 estimated), with the numbers staying
nearly as high over the following months. In total, the number of observed
sunspots has exceeded the predicted number for 27 months in a row. While
the bounty of sunspots is a major red flag, they are not the only evidence
solar maximum could be here soon.
(Image credit: Petr Horálek, Josef Kujal, Milan Hlaváč)
Another key indicator of solar
activity is the number and intensity of solar flares. In 2022, there were
fivefold more C-class and M-class solar flares than there were in 2021, and
year on year, the number of the most powerful, X-class solar flares is also
increasing, according to SpaceWeatherLive.com.
The first half of 2023 logged more X-class flares than in all of 2022, and at
least one has directly hit Earth.
(Solar flare classes include A, B, C, M and X,
with each class being at least 10 times more powerful than the previous one.)
Related: 10 solar storms that blew us away in
2022
Solar flares can also bring
geomagnetic storms — major disturbances of Earth's magnetosphere caused by
solar wind or CMEs. For instance, on March 24, a "stealth" CME hit
Earth without warning and triggered the most powerful geomagnetic storm in
more than six years,
which created vast auroras, or northern lights, that were visible in more than
30 U.S. states. An overall increase in the number of geomagnetic storms this
year has also caused the temperature in the thermosphere — the second-highest
layer of Earth's atmosphere ― to reach a 20-year peak.
Rare solar phenomena also become increasingly common near solar maximum — and
several have happened in recent months.
On March 9, a 60,000-mile-tall (96,560 kilometers) plasma waterfall rose above and then fell back
towards the sun;
on Feb. 2 an enormous polar vortex, or ring of fire, swirled around the sun's north pole for more than 8 hours; and in
March, a "solar tornado" raged for three days and stood taller than 14 Earths stacked
on top of each other.
All this evidence suggests that the solar maximum is "going to peak
earlier and it's going to peak higher than expected," James told Live
Science. This opinion is shared by many other solar physicists, experts told
Live Science. The
exact start to solar maximum will likely only be obvious once it has passed and
solar activity decreases. However, one research group led by Scott
McIntosh, a solar physicist and deputy director of the
National Center for Atmospheric Research in Colorado, has predicted the solar maximum
could peak later this year.
Past cycles suggest the solar maximum may last for somewhere between one and
two years, though scientists don't know for sure. So,
the solar maximum may be coming on stronger and sooner than we anticipated.
Potential
impacts on Earth
Why does that matter?
The answer primarily depends on whether solar storms barrel into Earth, Tzu-Wei Fang, a researcher at NOAA's
Space Weather Prediction Center who was not part of the Solar Cycle 25
Prediction Panel, told Live Science. To hit Earth, solar storms must be
pointing in the right direction at the right time. Increases in solar activity
make this more likely but don't guarantee the planet will be slammed with more
storms, she added.
But if a solar storm does hit, it can ionize Earth's upper atmosphere and fuel
radio and satellite blackouts. Big storms that block
the planet's connections to satellites can temporarily wipe out long-range
radio and GPS systems for up to half the planet, Fang said. On its own,
that is just a minor inconvenience, but if a lengthy blackout coincided with a
major disaster, such as an earthquake or tsunami, the results could be
catastrophic, she added.
Strong solar storms can also generate ground-based electrical currents that can
damage metallic infrastructure, including older power grids and rail lines,
Fang said.
Airplane passengers may also be walloped by higher levels of radiation during
solar storms, although it's not clear if the doses would be high enough to have
any health impacts, Fang said.
However, such spikes in radiation would
be much more significant for astronauts onboard spacecraft, such as the
International Space Station or the upcoming Artemis
mission to the moon. As a result, "future missions
should factor solar cycles into consideration," she added.
Related: Could
a powerful solar storm wipe out the internet?
Past research has also revealed that geomagnetic
storms can disrupt
the migrations of gray whales and other animals that
rely on the Earth's magnetic field lines to navigate, such as sea turtles and
some birds, which can have disastrous consequences.
An
ionized upper atmosphere also becomes denser, which can create additional drag
for Earth-orbiting satellites. This extra drag can push satellites into each
other or force them out of orbit.
For instance, In February 2022, 40 of Space X's Star link satellites burned
up in Earth's atmosphere when they plummeted to Earth during
a geomagnetic storm the day after they were launched.
And
the number of satellites has exponentially increased compared with past solar
cycles, Fang said. Most are operated by commercial companies that rarely factor
space weather into satellite design or launch schedules, she added.
"Companies want to launch satellites as soon as they can to make sure they
don't delay rocket launches," Fang said. "Sometimes it's better for
them to launch a group and lose half than not launch at all." This all
raises the risks of major collisions or deorbiting satellites during the solar
maximum, she added.
The chances of a once-in-a-century superstorm, such as the Carrington Event
in 1859, also slightly increase during solar maximum, Fang
said. While a long shot, such a storm could cause trillions of dollars' worth
of damage and majorly impact everyday life, she added.
Humans can do little to shield ourselves from a direct solar storm hit, but we
can prepare for them by altering satellite trajectories, grounding planes and
identifying vulnerable infrastructure, Fang said. As a result, more accurate
solar weather forecasts are needed to help us prepare for the worst, she added Why were the forecasts wrong?
If so many clues point to solar maximum being stronger and earlier than
predicted, why didn't scientists see it coming?
Part of the problem is the way the prediction panels come up with their
forecasts, Scott McIntosh told Live Science.
NASA and NOAA's models have barely changed in the last 30 years, "but the
science has," McIntosh said.
The models use data from past solar cycles such as sunspot number and cycle
length, but do not fully account for each cycle's individual progression, he
added.
Related: When
will the sun explode?
"It's kind of like a big game of pin the tail on
the donkey," McIntosh said, where the "donkey" is the upcoming
solar maximum and the prediction panel has blindfolded themselves by not using
all available methods at their disposal.
McIntosh and colleagues have proposed an alternative way to predict the
strength of an upcoming solar maximum: so-called "solar
terminators," which occur right at the end of
each solar minimum after the sun's magnetic field has already flipped.
During solar minimum, a localized magnetic field, which is left behind from the
sun's magnetic-field flip, surrounds the sun's equator. This localized field
prevents the sun's main magnetic field from growing stronger and getting
tangled up, meaning the localized field essentially acts like a handbrake
preventing solar activity from increasing.
But suddenly and without warning, this localized field disappears, releasing
the brake and enabling solar activity to ramp up. This drastic change is what
the team dubbed solar cycle termination events, or terminators. (Because solar
terminators occur at the exact moment solar minimums end, they occur after each
solar cycle has officially begun.)
Looking back over centuries of data, the team identified 14 individual solar
terminators that preceded the start of solar maximums. The researchers noticed
that the timing of these terminators correlates with the strength of the
subsequent solar peaks. (The early years of data are sparse, so the team
couldn't identify solar terminators in every cycle.)
A graph showing the effects of solar
terminators on solar cycle progression. The blurry sections represent solar
minimum, and the dashed lines show terminator events. Solar activity sharply
rises after solar terminators occur. (Image credit: McIntosh etl al. 2003)
For example, the terminator at the start of Solar Cycle 24 happened later than
expected, which allowed for less magnetic field growth during Solar Cycle 24,
resulting in a weaker solar maximum. But the terminator at the start of Solar
Cycle 25, which occurred on
Dec. 13, 2021,
was earlier than expected, which the researchers took as a sign that the solar
maximum would be stronger than the previous one. Ever since the 2021
terminator, solar activity has been ramping up faster than expected.
The
way Solar Cycle 25 is progressing suggests that solar terminators could be the
best way of predicting future solar cycles, McIntosh said. In July 2022, NASA
acknowledged the work done by
McIntosh and colleagues and noted that solar activity seemed to be ramping up
sooner than expected.
Still, NASA hasn't updated its 2025 forecast in light of McIntosh's data and is
probably not going to incorporate terminators into future forecasts, McIntosh
predicted. "I think they will just stick with their models."
https://www.livescience.com
بررسی میزان خطرات احتمالی حداکثر خورشیدی این دوره (سیکل بیست و پنجم)
حداکثر خورشیدی این دوره می تواند سخت تر و زودتر از آنچه فکر می کردیم به ما ضربه بزند.
قله آشفته خورشید چقدر خطرناک خواهد بود؟
ستون اخبار
نوشته هری بیکر
منتشر شده در 24 ژوئن 2023
خورشید به سرعت به اوج اصلی فعالیت خودش نزدیک می شود.
کارشناسان هشدار می دهند که ممکن است تا پایان سال 2023، و مدتی قبل از آنچه که در پیش بینی های اولیه تخمین زده شده بود، آغاز گردد. این تصویر ظاهر خورشید را در وضعیت حداقل خورشیدی (در سمت چپ) و همچنین در وضعیت حداکثر خورشیدی (در سمت راست) نشان می دهد.
اعتبار تصویر: ناسا/رصدخانه دینامیک خورشیدی
خورشید از دور ممکن است آرام و ثابت به نظر برسد. اما درواقع
اینچنین نیست و ستاره منظومه خورشیدی ما در یک حالت شار دائمی است، و در طول زمان از یک دریای آتشین یکنواخت به ترکیبی آشفته از پلاسمای پیچ خورده تبدیل میشود و دوباره در یک چرخه تکراری به همان حالت نخست بازمیگردد.در طی هر 11 سال(یا اندکی بیشتر)، میدانهای مغناطیسی خورشید مانند توپی از نوارهای لاستیکی محکم در هم پیچیده میشوند تا اینکه در نهایت میشکنند و کاملاً جابجا می
شوند(یعنی قطب شمال به قطب جنوب مبدل می گردد و بالعکس.)
در هنگامه این واژگونی عظیم(جابجایی قطبین)، فعالیت خورشید بیشتر و بیشتر
شده و به یک وضعیت حداکثری میرسد:
آروغ زدن حباب های آتشین پلاسما، رشد لکه های تاریک(کلف های خورشیدی) که گاه به اندازه یک سیاره و یا چند برابر آن وسعت
دارند و همچنین فوران پرتوهای قدرتمند خورشیدی، از نتایج آن است.
معمولاً انتهای این دوره افزایش فعالیت که به عنوان حداکثر خورشیدی شناخته می شود، بعنوان یک زمان بالقوه خطرناک برای سیاره زمین محسوب می گردد.
بدین علت که طوفانهای خورشیدی و امواج گسیل شده از این ستاره که زمین توسط آنها
مرتباً بمباران می شود، در این بازه زمانی نسبت به سایر اوقات بسیار قدرتمندتر و
مخرب تر هستند.
و این رخداد می تواند ارتباطات را مختل کند، به زیرساخت های برق آسیب برساند، به برخی از موجودات زنده (از جمله فضانوردان) آسیب برساند و سبب سقوط ماهواره ها شود و در شرایط حادتر به لایه های حفاظتی زمین و حیات
موجود بر روی این سیاره خسارت جدی وارد نماید.
برخی از دانشمندان بر این باورند که حداکثر خورشیدی بعدی ممکن است زودتر - و بسیار قدرتمندتر - از آنچه ما فکر میکردیم از راه برسد. در ابتدا، دانشمندان پیشبینی می کردند که چرخه خورشیدی کنونی در سال 2025 به اوج خود خواهد رسید . اما کلف های خورشیدی (لکههای خورشیدی)، طوفانهای خورشیدی و پدیدههای نادر خورشیدی نشان میدهند که حداکثر خورشیدی میتواند تا پایان سال جاری(2023) به اوج خود برسد.
چه چیزی باعث چرخه خورشیدی می شود؟
تقریباً هر 11 سال، خورشید از نقطه کم فعالیت خورشیدی که به عنوان حداقل خورشیدی شناخته می شود، به حداکثر خورشیدی می رود و دوباره باز می گردد. دقیقاً مشخص نیست که چرا چرخه های خورشید تا این حد طول می کشد، اما ستاره شناسان این الگو را از زمان اولین چرخه خورشیدی (اولین چرخه
خورشیدی شناخته شده توسط انسان که دقیقاً بعنوان چرخه شماره یک – 1 - نامگذاری شد)،که بین سال های 1755 تا 1766 رخ داد، به دست آورده و مورد توجه قرارداده اند.
دوره انتهایی یا حداکثر
خورشیدی در چرخه فعلی(چرخه خورشیدی شماره 25)رسما در دسامبر 2019 آغاز شد.
به گفته ناسا پس چه چیزی باعث نوسان ستاره منظومه ما می شود؟
الکس جیمز، فیزیکدان خورشیدی در دانشگاه امپریال کالج لندن در بریتانیا، به لایو ساینس گفت:
"همه چیز به میدان مغناطیسی خورشید منتهی می شود."
جیمز گفت که در حداقل خورشیدی، میدان مغناطیسی خورشید قوی و سازمان یافته است مانند یک آهنربای دوقطبی معمولی با دو قطب شفاف. او افزود که میدان مغناطیسی به عنوان یک "میدان نیروی عظیم" عمل می کند که حاوی پلاسمای فوق گرم خورشید یا گاز یونیزه شده نزدیک به سطح است و فعالیتهای خورشیدی را سرکوب می کند(درواقع خورشید را آرام نگه میدارد).
جیمز ادامه داد :
اما میدانهای مغناطیسی خورشید تدریجاً و به آرامی در هم میپیچند و برخی از مناطق بیشتر از سایر مناطق مغناطیسی میشود. در نتیجه این رویداد، میدانهای مغناطیسی خورشید به تدریج ضعیف میشوند و فعالیتهای خورشیدی شروع به افزایش میکنند: پلاسما از سطح ستاره بالا میآید و نعلهای مغناطیسی عظیمی را تشکیل میدهد که به حلقههای تاجی معروف هستند و جو پایینی خورشید را افزایش میدهند. این نوارها و حلقه های آتشین سپس میتوانند با همتراز شدن مجدد میدانهای مغناطیسی خورشید از هم گسیخته شده و جرقههای درخشانی از نور و تشعشع آزاد کنند که به عنوان شرارههای خورشیدی(solar
flares) شناخته میشوند.
همچنین گاهی اوقات، شعلهها وفورانهای ناشی از
فعالیتهای شدید خورشیدی ابرهای مغناطیسی عظیمی از ذرات متحرک را به همراه میآورند که به عنوان پرتاب جرم تاجی (CME) شناخته میشوند.
چند سال پس از دوره حداکثری، میدانهای مغناطیسی خورشید که به شکل توده
هایی درهم پیچیده درآمده بودند، دچار گسست شده و سپس به طور کامل جابجا می شوند. (یعنی تغییر مکان می دهند؛ بدین ترتیب که قطب جنوب به
شمال و قطب شمال به جنوب تبدیل می شود).
جیمز گفت که این رویداد پایان یک چرخه(یک دوره خورشیدی) و سرآغاز یک حداقل خورشیدی جدید است.
برای تعیین اینکه ما در کجای چرخه خورشیدی(ابتدای آن - یا
اواسط آن - یا در انتهای آن) هستیم، محققان لکه های خورشیدی(کلف های خورشیدی
یا مناطق تیره تر، خنک تر و دایره ای سطح خورشید را که در اطراف آن حلقه های تاجی تشکیل می شود) را بررسی و نظارت
می کنند.
جیمز گفت:
" لکه های خورشیدی زمانی ظاهر می شوند که میدان های مغناطیسی قوی از سطح خورشید عبور کنند."
ما با نگاه کردن به لکههای خورشیدی، میتوانیم پی ببریم که میدان مغناطیسی خورشید در آن لحظه چقدر قوی و پیچیده است.
لکه های خورشیدی تقریباً به طور کامل در حداقل خورشیدی وجود ندارند و تعداد آنها تا رسیدن به حداکثر خورشیدی افزایش می یابد، اما از چرخه ای به چرخه دیگر تغییرات زیادی وجود دارد.
جیمز گفت: "هر چرخه متفاوت است."
پَنل پیشبینی چرخه 25 خورشیدی، که از ده ها دانشمند از ناسا و سازمان ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) تشکیل شده است، پیشبینی خود را برای چرخه 25 خورشیدی منتشر کرد که نشان میدهد حداکثر خورشیدی احتمالاً زمانی در سال آینده آغاز خواهد شد و از نظر اندازه با حداکثر خورشیدی چرخه 24 قابل مقایسه است(چرخه شماره 24 به طور غیرعادی در اواخر سال 2014 و اوایل سال 2016 به اوج خود رسید) که در مقایسه با حداکثرهای خورشیدی گذشته بسیار ضعیف بود.
اما از همان ابتدا، این پیشبینی ناموفق به نظر میرسید چراکه به عنوان مثال، تعداد لکه های خورشیدی مشاهده شده بسیار بیشتر از پیش بینی هاست. در دسامبر 2022 خورشید به اوج لکه های خورشیدی هشت ساله رسید و در ژانویه 2023، دانشمندان بیش از دو برابر تعداد لکه های خورشیدی را مشاهده کردند که ناسا پیش بینی کرده بود (143 مشاهده در مقابل 63 تخمین زده شده).
این تعداد لکه ها البته در ماه های بعد تقریباً به همان اندازه باقی ماند.
در مجموع، تعداد لکه های خورشیدی مشاهده شده برای 27 ماه متوالی از تعداد پیش بینی شده فراتر رفته است. در حالیکه وجود لکه های خورشیدی همانند یک پرچم قرمز بزرگ(علامت هشدار) است، اما آنها به تنهایی دلیلی بر
این نیستند که حداکثر خورشیدی می تواند به زودی به اینجا برسد.
یکی دیگر از شاخصه های کلیدی نشان دهنده حداکثر فعالیت خورشیدی، تعداد و شدت شعله های این ستاره است. طبق گزارش SpaceWeatherLive.com، در سال 2022، پنج برابر بیشتر از سال 2021، مشعل های خورشیدی کلاس C و M وجود داشت و سال به سال، تعداد قوی ترین شراره های خورشیدی کلاس X نیز در حال افزایش است. در نیمه اول سال 2023 تعداد شراره های کلاس X بیشتر از تمام سال 2022 بود و حداقل یکی از آنها مستقیماً به زمین برخورد کرده است(احتمالاً منظور
اصابت Solar Flare تاریخ دهم مارس 2023 می باشد.)
مشعل های(شراره های) مشتعل و شعله ور خورشیدی شامل کلاس های A، B، C، M و X هستند که هر کلاس حداقل 10 برابر قدرتمندتر از کلاس قبلی است.
شراره های خورشیدی همچنین می توانند طوفان های ژئومغناطیسی ایجاد کنند.
(طوفانهای ژئومغناطیسی به اختلالات قطبین مغناطیسی
زمین گفته می شود که عمدتاً توسط بادهای خورشیدی یا CMEها ایجاد می شوند .)
به عنوان مثال، در 24 مارس، یک CME رصد نشده(مخفی – پنهان) بدون هشدار و ناگهانی به زمین برخورد کرد و قویترین طوفان ژئومغناطیسی طی 6 سالِ گذشته را ایجاد کرد که موجب شد شفقهای قطبی وسیعی (یا نورهای شمالی) شکل گیرد که در بیش از 30 ایالت آمریکا قابل مشاهده بودند!!!
افزایش کلی در تعداد طوفان های ژئومغناطیسی در سال جاری باعث شده است که دما در ترموسفر(دومین لایه مرتفع جو زمین) به یک اوج 20 ساله برسد.
پدیده های نادر خورشیدی نیز به طور فزاینده ای در جلو افتادن زمان حداکثر خورشیدی تاثیر دارند که چندین مورد از آنها در ماه های اخیر اتفاق افتاده است؛ در 9 مارس، یک آبشار پلاسما به ارتفاع 60000 مایل (96560 کیلومتر) از بالا بلند شد و سپس به سمت خورشید سقوط کرد.
در2 فوریه نیز یک گرداب قطبی عظیم(یا حلقه آتشین) به مدت بیش از 8 ساعت در اطراف قطب شمال خورشید پرسه میزد.
و در ماه مارس(احتمالاً 27-24
مارس)، یک "گردباد خورشیدی" به مدت سه روز بیداد کرد که ارتفاع آن به
بلندای 14 زمین میرسید که روی هم قرارگرفته باشند.
جیمز به لایو ساینس گفت:
" تمام این شواهد نشان میدهند که حداکثر خورشیدی زودتر از موعد مقرر و پیش بینی شده به اوج خود خواهد رسید و همچنین بالاتر از حد انتظار خواهد بود". کارشناسان به Live Science گفتند که این نظر توسط بسیاری دیگر از فیزیکدانان خورشیدی نیز مطرح شده است(یا مورد تایید قرار
گرفته است).
بدیهیست که شروع دقیق یک سیکل جدید خورشیدی(New Solar Cycle) تنها زمانی آشکار خواهد شد که یک "دوره فعالیت حداکثری خورشید" از بین رفته(پایان یافته) و فعالیت خورشیدی کاهش یابد. با این حال، یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی "اسکات مک اینتاش"، فیزیکدان خورشیدی و معاون مرکز ملی تحقیقات جوی در کلرادو، پیشبینی کرده است که حداکثر خورشیدی میتواند اواخر امسال(نوامبر تا دسامبر
2023) به اوج خود برسد. چرخه های گذشته نشان می دهد که حداکثر خورشیدی ممکن است بین یک تا دو سال دوام بیاورد، اگرچه دانشمندان به طور قطع نمی دانند. بنابراین، حداکثر خورشیدی ممکن است قویتر و زودتر از آنچه که ما پیشبینی میکردیم، فرابرسد.
و اما سوال اینجاست که؛ چرا این موضوع مهم است؟
دریک پاسخ ساده و کوتاه باید گفت؛ به علت اثرات بالقوه بر روی زمین.
"تزو - وی فانگ"، محقق مرکز پیشبینی هوای فضایی NOAA -که البته عضو گروه دانشمندان پیشبینی سیکل 25 خورشیدی نبود- به لایو ساینس گفت: پاسخ در درجه اول به این بستگی دارد که آیا طوفانهای خورشیدی به زمین وارد میشوند یا خیر. طوفان های خورشیدی برای برخورد با زمین، باید در زمان مناسب و در جهت درست باشند. او افزود که افزایش فعالیت های خورشیدی این احتمال را بیشتر می کند، اما تضمین نمی کند که سیاره با طوفان های بیشتری برخورد کند. اما اگر طوفان خورشیدی به وقوع بپیوندد، میتواند اتمسفر بالای زمین را به شدت یونیزه کرده وموجب خاموشیهای رادیویی و ماهوارهای شود. فانگ همچنین اضافه کرد :
"طوفانهای بزرگی که اتصال سیاره به ماهوارهها را مسدود میکنند میتوانند به طور موقت سیستمهای رادیویی دوربرد و GPS را برای نیمی از سیاره غیرفعال نموده یا از بین ببرند. او افزود که این به خودی خود یک خسارت جزئی است، اما اگر خاموشی طولانی مدت با یک فاجعه بزرگ مانند زلزله یا سونامی همزمان شود، نتایج می تواند فاجعه بار باشد. فانگ گفت که طوفان های خورشیدی قوی همچنین می توانند جریان های الکتریکی زمینی ایجاد کنند که می تواند به زیرساخت های فلزی از جمله شبکه های برق قدیمی و خطوط ریلی آسیب برساند. او ادامه داد: مسافران هواپیماها همچنین ممکن است توسط سطوح بالاتر تشعشع در طول زمان رویداد طوفان های خورشیدی محاصره شوند، اگرچه هنوز مشخص نیست که آیا این دوزها به اندازه ای بالا هستند که اثراتی بر سلامتی داشته باشند یا خیر. با این حال، چنین جهشهایی در تشعشعات برای فضانوردان روی سفینههای فضایی، مانند ایستگاه فضایی بینالمللی یا ماموریت آرتمیس (پروژه سفر به کره ماه در آینده ای نزدیک) بسیار مهمتر خواهد بود. در نتیجه، برای ماموریت های فضایی آینده باید چرخه های خورشیدی را در نظر بگیرند.
تحقیقات گذشته همچنین نشان داده است که طوفانهای ژئومغناطیسی میتوانند مهاجرت نهنگهای خاکستری و سایر حیواناتی را که برای مسیریابی به خطوط میدان مغناطیسی زمین متکی هستند، مانند لاکپشتهای دریایی و برخی پرندگان، مختل کند که میتواند عواقب فاجعهباری داشته باشد.
یک ابرطوفان خورشیدی سبب می شود که اتمسفر فوقانی یونیزه شده ، متراکم تر شود که این موضوع می تواند نیروی کششی بیشتری برای ماهواره های که در مدار زمین می چرخند ایجاد کند. این کشش اضافی می تواند ماهواره ها را به سمت یکدیگر هل دهد یا آنها را از مدار خارج کند.
به عنوان مثال:
در فوریه 2022، تعداد 40 عدد ماهواره "استارلینک" متعلق به شرکت "اسپیس ایکس" یک روز پس از پرتاب، در طوفان ژئومغناطیسی گرفتار شده
و به سمت زمین سقوط کرده و در جو زمین سوختند.
فانگ گفت : تعداد ماهواره ها در مقایسه با چرخه های خورشیدی گذشته به طور تصاعدی افزایش یافته است. او افزود که اکثر آنها توسط شرکتهای تجاری اداره میشوند که به ندرت آب و هوای فضا را در برنامههای طراحی یا پرتاب ماهوارهها لحاظ میکنند.
فانگ گفت: شرکتها میخواهند که پیمانکاران آنها در اسرع وقت ماهوارهها را به فضا پرتاب کنند تا مطمئن شوند که برنامه هایشان به تأخیر نمی افتد. این شرکتهای
تجاری در راستای اجرای پروژه هایشان، گاهی اوقات حاضر هستند که نیمی از تدارکاتشان را از دست بدهند تا اینکه اصلاً اجرا نشوند!
او افزود که تمامی این موارد، ریسک برخوردهای بزرگ یا خارج شدن ماهواره ها از مدار را در طول حداکثر خورشیدی افزایش می دهد. فانگ همچنین گفت، احتمال وقوع یک " اَبرطوفان خورشیدی" یک بار در قرن -مانند رویداد کارینگتون در سال 1859- در طول حداکثر خورشیدی نیز اندکی افزایش مییابد و یک شات طولانی از چنین طوفانی می تواند تریلیون ها دلار خسارت وارد کرده و به طور عمده بر زندگی روزمره ما تأثیر بگذارد.
البته باید اذعان داشت که انسان ها نمی توانند برای محافظت از خود در برابر برخورد مستقیم طوفان خورشیدی کارخاصی انجام دهند، اما دستکم میتوان با تغییر مسیر ماهواره ها، زمین گیر کردن هواپیماها و شناسایی زیرساخت های آسیب پذیر برای کاهش خطرات ناشی از
آنها آماده شویم، بنابرین لازم است تا پیشبینی دقیقتری از آب و هوای خورشیدی داشته باشیم تا به ما کمک کند برای بدترین شرایط آماده شویم.
و اما سوال دیگر این است
که؛ چرا پیش بینی ها اشتباه بود؟
اگر بسیاری از سرنخها به پیش بینیِ قویتر و زودتر از موعد بودن ماکزیمم خورشیدی اشاره میکنند، چرا دانشمندان آمدن آن را ندیدهاند؟
اسکات مک اینتاش به Live Science گفت:
بخشی از مشکل روشی است که پَنل های پیش بینی، نتایج تحقیقات خود
را ارائه می دهند.
مکاینتاش گفت، مدلهای ناسا و NOAA در 30 سال گذشته به سختی تغییر کردهاند، اما علم تغییر کرده است. او افزود که این مدلها از دادههای چرخههای خورشیدی گذشته مانند تعداد لکههای خورشیدی و طول چرخه استفاده میکنند، اما به طور کامل پیشرفت منحصربه فرد هر چرخه را محاسبه نمیکنند.
مکاینتاش گفت:
"این شبیه یک بازی بزرگ است که دم را به الاغ سنجاق میکنند، جائیکه «الاغ» حداکثر خورشیدی آینده است و پَنل پیشبینی خود را با استفاده نکردن از همه روشهای موجودِ در اختیار، به خود بسته است."
مک اینتاش و همکارانش یک راه جایگزین برای پیشبینی قدرت حداکثر خورشیدی آینده پیشنهاد کردهاند:
پایان دهنده های خورشیدی(در
اصطلاح ترمیناتور های خورشیدی) دقیقاً در انتهای هر حداقل خورشیدی و پس از چرخش میدان مغناطیسی خورشید رخ میدهند. در طول حداقل خورشیدی، یک میدان مغناطیسی موضعی، که از فرآیند جابه جا شدن میادین مغناطیسی خورشید باقی مانده است، استوای خورشید را احاطه می کند. این میدان مغناطیسی موضعی از قویتر شدن و درگیر شدن(گره خوردن)میدانهای مغناطیسی اصلی خورشید(قطب شمال خورشید
- قطب جنوب خورشید) جلوگیری میکند، به این معنی که میدان مغناطیسی موضعی تا
مدت زمان محدودی مانند یک ترمز دستی یا یک دیوار حائل عمل میکند و از افزایش فعالیت خورشیدی جلوگیری می نماید. اما ناگهان و بدون هشدار، این میدان موضعی ناپدید میشود و ترمز را آزاد میکند و امکان افزایش فعالیت خورشیدی را فراهم میکند. این تغییر شدید و ناگهانی همان چیزی است که تیم اسکات مکینتاش آنرا ترمیناتورهای خورشیدی(یا
رویدادهای خاتمه چرخه خورشیدی) نامیده است. ( چون پایانه های خورشیدی دقیقاً در لحظه پایان حداقل های خورشیدی رخ می دهند، بنابرین رخداد "ترمیناتور خورشیدی" پس از شروع رسمی هر چرخه خورشیدی است.)
با نگاهی به قرنها داده، این تیم 14 پایانگر خورشیدی(ترمیناتور
خورشیدی) منفرد را شناسایی کردند که قبل از شروع حداکثرهای خورشیدی بودند. محققان متوجه شدند که زمان این پایاندهندهها با قدرت قلههای خورشیدی بعدی مرتبط است. سالهای اولیه دادهها پراکنده بودند، بنابراین تیم نمیتوانست پایاندهندههای خورشیدی را در هر چرخه شناسایی کند. به عنوان مثال، ترمیناتور در شروع چرخه خورشیدی 24 دیرتر از حد انتظار رخ داد، که باعث شد در طول چرخه 24 خورشیدی، میدان مغناطیسی کمتری رشد کند و منجر به حداکثر خورشیدی ضعیفتری شود. اما ترمیناتور در آغاز چرخه خورشیدی 25، که در 13 دسامبر 2021 رخ داد، زودتر از حد انتظار بود، که محققان آن را به عنوان نشانه ای از قوی تر بودن حداکثر خورشیدی نسبت به دوره قبلی در نظر گرفتند. از زمان ترمیناتور 2021، فعالیت خورشیدی سریعتر از حد انتظار افزایش یافته است. مکاینتاش گفت، نحوه پیشرفت چرخه خورشیدی 25 نشان میدهد که پایانههای خورشیدی میتوانند بهترین راه برای پیشبینی چرخههای خورشیدی آینده باشند. در جولای 2022، ناسا کار انجام شده توسط مک اینتاش و همکارانش را تایید کرد و خاطرنشان ساخت که به نظر میرسد فعالیت خورشیدی این دوره(سیکل شماره 25) بیش از حد انتظار افزایش یافته و زودتر از موعد مقرر رخ دهد.
علیرغم این، ناسا حاضر نشد که پیشبینی سال 2025 خود را با توجه به دادههای مکاینتاش بهروزرسانی کند و احتمالاً هم قصد ندارد از نقش پایاندهندهها(الگوی ترمیناتور
خورشیدی) در پیشبینیهای آینده خود استفاده نماید.
مک اینتاش گفت : "من فکر می کنم که آنها فقط به مدل های خود پایبند خواهند بود."
(بدین معنی که فقط روشهای کاری خودشان را
قبول دارند و برای مدلها و الگوهای تحقیقاتی خودشان اعتبار قائل هستند!)