MEDIJI su posljednjih tjedana puni vijesti o burnim zbivanjima na Suncu - o velikom broju Sunčevih pjega, Sunčevim bljeskovima i koroninim izbačajima mase koji putuju prema Zemlji gdje mogu uzrokovati prekide u radijskim ili radarskim sustavima, kao i ispade električnih mreža.
To ne treba čuditi jer se naša matična zvijezda u svojem ciklusu aktivnosti kreće prema maksimumu koji se očekuje 2025. godine. Taj ciklus od minimuma preko maksimuma do novog minimuma traje oko 11 godina, no ponekad može trajati koju godinu manje ili više. Aktivnost Sunca mjeri se relativnim brojem Sunčevih pjega.
Blizu maksimuma magnetsko polje Sunca se obrće
Tijekom svakog Sunčevog ciklusa magnetsko polje Sunca obrće se kada su aktivnosti na njemu blizu maksimuma, pa potpuni ciklus zapravo traje 22 godine.
Dr. sc. Roman Brajša, pročelnik Opservatorija Hvar Geodetskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, kaže da je ciklus Sunčeve aktivnosti usko povezan sa Sunčevim magnetskim poljem i diferencijalnom rotacijom Sunca, koja namotava magnetsko polje ispod Sunčeve površine te ga pojačava i preraspodjeljuje.
"To se zbiva u 11-godišnjem ritmu, a blizu maksimuma magnetske silnice izlaze na površinu Sunca oblikujući Sunčeve pjege. Magnetsko polje također je odgovorno za neke druge pojave aktivnosti na Suncu, kao što su bljeskovi", kaže Brajša, voditelj istraživačkog projekta Hrvatske zaklade za znanost (HRZZ) "Milimetarska i submilimetarska opažanja Sunčeve kromosfere pomoću ALMA-e", koji se, osim solarnom radioastronomijom, bavi i proučavanjem Sunčevog ciklusa i manifestacija Sunčeve aktivnosti.
Razine Sunčevog zračenja i izbacivanja Sunčevog materijala, broj i veličina Sunčevih pjega, Sunčevi bljeskovi i koronine petlje pokazuju sinkroniziranu fluktuaciju, od slabe aktivnosti preko jake do ponovno slabe. Većina ciklusa ima dva maksimuma koji slijede brzo jedan iza drugoga. Pojačana aktivnost na Suncu također može uzrokovati malo podizanje temperatura na Zemlji, kao i obrnuto, ali takve promjene dešavaju se na vremenskoj skali desetljeća i stoljeća.
Jači ili slabiji 25. ciklus?
Neki stručnjaci smatraju da bi sadašnji, 25. ciklus (broji se od početka sustavnog praćenja sredinom 18. stoljeća) trebao biti podjednak ili malo snažniji od prethodnog, ali još uvijek slabiji od prosjeka u 20. stoljeću.
"Postoji nekoliko predviđanja prema kojima bi aktivnost u 25. ciklusu mogla biti jaka, no pričekajmo pa ćemo vidjeti", rekao je za Space.com dr. Mark Miesch, astrofizičar i istraživač svemirske prognostike na Sveučilištu Colorado u Boulderu.
No, Brajša i njegovi suradnici u nedavno objavljenom znanstvenom radu došli su do zaključka da bi Sunčev maksimum u 25. ciklusu mogao biti slične jakosti kao i prethodni ili čak nešto slabiji.
Predviđanje za 24. ciklus
Hrvatsko-austrijski tim je u svojoj studiji primijenio metodu prekurzora za prognozu jakosti idućeg maksimuma Sunčeve aktivnosti.
"U toj metodi koristi se razina Sunčeve aktivnosti, mjerena relativnim brojem Sunčevih pjega u prethodnom minimumu i nekoliko godina prije njega, radi prognoze nadolazećeg maksimuma. U radu je analizirana korelacija razine aktivnosti u minimumu i u godinama oko njega s prvim idućim maksimumom za prethodna 24 ciklusa Sunčeve aktivnosti. Ustanovljeno je da je najveća korelacija između podataka tri godine prije minimuma i idućeg maksimuma. Uzimajući u obzir posljednji minimum Sunčeve aktivnosti, koji je bio u prosincu 2019., spomenuta korelacija omogućava prognozu amplitude idućeg Sunčevog maksimuma u ciklusu br. 25 koja bi trebala biti Rmax = 121 ± 33", tumači Brajša.
Članak pod naslovom "A prediction for the 25th solar cycle maximum amplitude" ("Prognoza jakosti maksimuma 25. ciklusa Sunčeve aktivnosti") objavljen je u uglednom znanstvenom časopisu Astronomische Nachrichten/Astronomical Notes i odabran je za naslovnicu tog časopisa u broju za ožujak 2022. (više o metodi i rezultatima tog znanstvenog rada može se naći na web stranicama Opservatorija Hvar na ovoj poveznici).
Kada se prati razvoj aktivnosti na Suncu u posljednje vrijeme, može se činiti da je intenzitet 25. ciklusa viši od očekivanog u ovoj fazi. No stručnjaci smatraju da je to dijelom posljedica činjenice da je 25. ciklus započeo oko šest mjeseci ranije nego što su znanstvenici očekivali. Drugim riječima, ovaj je ciklus za sada još uvijek u rasponu većine predviđanja.
Trenutni trendovi pokazuju da bi aktivnost na Suncu, kada 25. ciklus bude u maksimumu, mogla imati jakost oko Rmax = 125, mjereno relativnom brojem Sunčevih pjega. To bi bilo nešto više od Rmax = 116, koliko je zabilježeno na vrhuncu 24. ciklusa, no još uvijek puno manje od Rmax = 180, koliko ih je zabilježeno u 23. ciklusu, koji je dosegnuo vrhunac u studenom 2001. i bio je otprilike srednje jačine u zabilježenoj povijesti.
Otkrivanje dužih ciklusa aktivnosti Sunca
Znanstvenici koji se bave promatranjem i proučavanjem Sunca nastoje otkriti moguće dugoročnije trendove u promjenama intenziteta njegove aktivnosti. Podaci o Sunčevim pjegama počeli su se sustavno prikupljati sredinom 18. stoljeća, premda su redovita opažanja započela još početkom 17. stoljeća nakon otkrića teleskopa. Međutim na temelju njih još nije moguće potpuno razumjeti razvoj dužih ciklusa.
Za takvu analizu potrebno je proučavati dugodobne promjene Sunčeve aktivnosti, što je moguće neizravnim metodama.
Pomnija istraživanja pokazala su da postoje neke duže oscilacije, odnosno periodičnosti. Jedna od njih je tzv. Gleissbergov ciklus, koji traje oko jednog stoljeća. Tijekom njega maksimumi 11-godišnjih ciklusa jačaju i slabe u intervalima nešto kraćim od jednog stoljeća. Znanstvenici smatraju da također postoje i Suess-DeVriesov ciklus, koji traje oko 200 godina, te ciklus Hallstatt, koji traje oko 2400 godina.
Brajša kaže da je sa svojim kolegama prije desetak godina u časopisu "Astronomy and Astrophysics" objavio dva znanstvena rada o dugodobnim promjenama Sunčeve aktivnosti koristeći podatke o zastupljenosti radioaktivnih izotopa ugljika C-14 i berilija Be-10 sačuvanih u arktičkom ledu (grafikon na temelju C-14 dolje).
"Ti podaci omogućili su rekonstrukciju Sunčevog ciklusa 10.000 godina u prošlost. Potvrđeno je postojanje perioda reda veličine 200 i 1000 godina. Ipak, glavni zaključak tih znanstvenih članaka bio je da magnetski ciklus Sunčeve aktivnosti, osim periodičkih i nasumičnih svojstava, ima i granične karakteristike kaotičnog ponašanja. Upravo ta kaotična svojstva Sunčevog ciklusa glavni su razlog nemogućnosti preciznog predviđanja buduće aktivnosti Sunca", kaže Brajša.
Povijest otkrića Sunčevih pjega
Premda postoje i raniji zapisi o opažanjima golim okom velikih grupa pjega kroz oblake ili kod zalaska Sunca, otkriće Sunčevih pjega pripisuje se četvorici astronoma odmah nakon prve primjene teleskopa u astronomiji početkom 17. stoljeća. To su bili Fabricius (Johannes Goldschmidt) u Nizozemskoj, Galileo Galilei u Italiji, Thomas Harriot u Engleskoj i Christoph Scheiner u Njemačkoj.
Izravno gledanje Sunca kroz teleskop vrlo je opasno za ljudski vid, pa je razvijena metoda projekcije kojom se pjege opažaju na zaslonu iza okulara teleskopa.
"Tu metodu razvio je Christoph Scheiner početkom 17. stoljeća. No, na otkriće 11-godišnjeg Sunčevog ciklusa trebalo je pričekati još više od dva stoljeća. Tek je sredinom 19. stoljeća njemački astronom Samuel Heinrich Schwabe otkrio periodičko pojavljivanje maksimuma Sunčevih pjega s ciklusom od oko 11 godina", kaže Brajša.
Kada bi 25. ciklus bio jači od prethodnog, nakon četiri ciklusa koji su redom bili sve slabiji, to bi potvrdilo tezu o postojanju Gleissbergovog ciklusa i značilo bi da je završio prethodni te da je započeo novi. Posljednji slabi ciklusi nalikuju na slično slabe cikluse u ranom 20. i ranom 19. stoljeću, dok su ciklusi iz sredine 20. stoljeća bili posebno jaki.