Vědci vytvářejí vesmírné počasí ve věku 400 let

Pokud Slunce v následujících desetiletích zmizí, jak to někteří vědci předpovídají, co to pro Zemi znamená? Vědci studují minulost a předpovídají budoucnost kosmického počasí.

Prázdné Slunce, pozorované 12. ledna 2016, observatořem Solar Dynamics NASA.
SDO / HMI

V roce 1645 bylo slunce téměř bez poskvrny. Během 70 let, které následovalo, známé jako Maunderovo minimum, se na povrchu Slunce objevily jen velmi zřídka sluneční skvrny. Nyní, po vrcholu magnetické aktivity, který řídil vzhled velkého množství slunečních skvrn během padesátých a šedesátých let, se opět zdá, že Slunce směřuje k tak minimu.

Přesto to není vždy špatné, když se historie opakuje sama to znamená, že můžeme studovat minulost a předpovídat budoucnost. A právě to dělají vědci, jako je Mathew Owens (University of Reading, UK). V přírodních 31. ledna vědecké zprávy Owens a jeho kolegové ohlížejí zpět k minimu Maunder, aby předpovídali sluneční a aurorální aktivitu (nebo její nedostatek) v naší blízké budoucnosti.

Tehdy a teď

Minimum Maunder * bylo pojmenováno po solárních astronomech Annie Russell Maunder a E. Walter Maunder, kteří poprvé objevili prodloužené období abnormálně nízkých zpráv o slunečních skvrnách. Během této doby Slunce pokračovalo ve svém 11letém cyklu činnosti, přičemž počet slunečních skvrn stoupal na maximum a opět klesal na minimum. Avšak i s Giovanni Cassinim, Johannesem Heveliusem a několika dalšími, kteří pravidelně pozorují Slunce, bylo za 70 let zaznamenáno jen několik desítek slunečních skvrn.

Graf znázorňující číslo skupiny slunečních skvrn měřené za posledních 400 let. Maunder minimum, mezi 1645 a 1715, když skvrny slunce byly vzácné a zimy kruté je jasně viditelné. Je jasně vidět modulace jedenáctiletého slunečního cyklu.
WDC-SILSO

A v posledních letech se ukázalo, že se zdá, že moderní doba směřuje také k minimu druhů. Současný cyklus sluneční aktivity, známý jako cyklus 24, dosáhl vrcholu v roce 2013, ale vrchol byl nejslabší zaznamenaný za 100 let. A ačkoli předpovědi slunečního cyklu jsou riskantní záležitost (mnoho předpovědí pro cyklus 24 bylo špatně vyloženo), mnozí odborníci předpokládají, že cyklus 25 bude stále slabší. Pokud bude trend pokračovat, mohli bychom se v příštích několika letech dívat na téměř prázdné Slunce - další Maunderovo minimum.

"V tomto bodě bych řekl, že Maunderovo minimum v příštích 50 letech je pravděpodobně 'pravděpodobnější než ne', " říká Owens, i když varuje před predikcí aktivity v individuálním cyklu.

Rozdíl mezi současnými slabými cykly a Maunderovým minimem spočívá v raketové vědě, a to doslova: Vesmírný věk už dávno změnil míčovou hru pro sluneční vědu, což vědcům umožňuje shromažďovat údaje o všem od rychlosti slunečního větru a hustoty na Zemi až po podrobné pohledy na magnetické pole Slunce.

Na druhé straně vše, co máme od Maunderových let, jsou počty slunečních skvrn - malé tečky, které poskytují jen úzký pohled na vnitřní fungování Slunce.

Studujte minulost, předpovídejte budoucnost

Proto Owens a jeho kolegové přehráli posledních 30 let sluneční aktivity na výpočetním modelu magnetického pole Slunce a pomocí moderních dat tento model vedli. Porovnávali výstup modelu s počtem slunečních skvrn a porovnávali počet slunečních skvrn s vlastnostmi slunečního magnetického pole, jako je rychlost slunečního větru, který vytváří.

Když to bylo dosaženo, Owensův tým poté model vzal zpět v čase a zatáhl Maunderovo minimum. Model měl jako vstup jen řídké sluneční skvrny a postdiktoval, jak by Slunce a sluneční vítr vypadaly, v podstatě rekonstruovalo vesmírné počasí před 400 lety.

Magnetosféra Země (napravo) chrání naši planetu před slunečním větrem, který neustále teče ze Slunce. Během epizod intenzivní sluneční aktivity, jak je zde znázorněno, sluneční vítr zesiluje a může snadněji proniknout do magnetosféry, čímž se spustí intenzivní aurorální displeje. Méně magnetická aktivita ze Slunce bude znamenat méně Polární záře na Zemi.
NASA

"Hodně práce bylo vykonáno, aby se pokusilo porozumět hlubokým minimům pro Slunce a jiné hvězdy, " říká Tom Schad (DKIST), který se studie nezúčastnil. "Síla této práce spočívá v pokročilé povaze samotných magnetohydrodynamických modelů."

Schap dodává, že extrapolace modelu dosud v čase přináší riziko, že už nebude relevantní. "Více přístupů k vyšetřování hlubokého minima je prvořadé."

Co to všechno znamená pro naši budoucnost, pokud tato budoucnost skutečně zahrnuje hluboké minimum? Méně slunečních skvrn, slabší sluneční vítr a celková snížená magnetická aktivita ukazují na budoucnost s méně polárními světly - a ty aurory, které se objeví, se soustředí více kolem pólů, než právě teď.

Ale neztrácejte naději! Magnetický pól Země, jak říká Owens, se pohybuje směrem od Velké Británie a směrem k USA „Ztráta polární situace pro USA nemusí být tak závažná jako ve Velké Británii!“

Shodou okolností se Maunder minimum objevilo ve středu malé doby ledové, což vedlo některé k předpokladu spojení mezi slunečními skvrnami a počasím, ale vzhledem k tomu, že minimum maunder začalo 50 let po začátku malé doby ledové, jsou dva pravděpodobně nesouvisející.