Gewaltige Aktivitäten auf unserer Sonne führen zu einigen der extremsten Weltraumwetterereignisse auf der Erde und betreffen Systeme wie Satelliten, Kommunikationssysteme, Stromnetze und die Luftfahrt. Der etwa elfjährige Aktivitätszyklus der Sonne hat drei saisonale “Phasen”, von denen jede das Weltraumwetter auf der Erde anders beeinflusst: Im solaren Maximum ist die Sonne aktiv, das Weltraumwetter ist stürmisch und die Ereignisse irregulär. In der Rückgangsphase werden die Sonne und der Sonnenwind ruhiger und geordneter und das Weltraumwetter ist moderat. Im solaren Minimum ist die Sonne ruhig.
In einer neuen Studie unter Leitung der University of Warwick stellten Wissenschaftler fest, dass der Wechsel vom solaren Maximum in die Rückgangsphase schnell abläuft und innerhalb weniger Sonnenrotationen (jeweils 27 Tage) geschieht. Sie zeigten auch, dass die Rückgangsphase in Sonnenzyklen mit geraden Zahlen doppelt so lange dauert wie in Zyklen mit ungeraden Zahlen. Die Studie wurde im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Keine zwei Sonnenzyklen sind identisch, was die Stärke oder die Dauer angeht. Um die solaren Zyklen zu verstehen, konstruierten die Wissenschaftler eine Sonnenuhr, die auf den seit 1818 aufgezeichneten täglichen Anzahlen der Sonnenflecken basiert. Das bildet die irregulären Sonnenzyklen auf eine regelmäßige Uhr ab. Die magnetische Polarität der Sonne kehrt sich nach jedem etwa elfjährigen Sonnenzyklus um und schafft einen rund 22 Jahre langen Magnetzyklus (benannt nach George Ellery Hale). Um diesen Zyklus zu erforschen, wurde eine Uhr auf dessen Basis konstruiert. Die Auswirkungen auf das Weltraumwetter der Erde können zurückverfolgt werden, indem man die längsten kontinuierlichen Aufzeichnungen der geomagnetischen Aktivität in den letzten 150 Jahren heranzieht. Die Uhr kann dann verwendet werden, um mehrere Beobachtungen der saisonalen Sonnenaktivität zu untersuchen, die die Erde beeinflusst.
Mit der besseren Detailgenauigkeit aufgrund der Sonnenuhr konnten die Wissenschaftler sehen, dass der Wechsel vom solaren Maximum zur Rückgangsphase schnell stattfindet und innerhalb weniger Sonnenrotationen passiert. Es gab auch einen klaren Unterschied bei der Dauer der Rückgangsphase, wenn die Polarität des Sonnenmagnetfeldes “oben” oder “unten” ist. In Sonnenzyklen mit gerader Zahl ist sie etwa doppelt so lang wie in Sonnenzyklen mit ungerader Zahl. Da wir gerade in den Sonnenzyklus 25 eintreten, vermuten die Forscher, dass die nächste Rückgangsphase kurz sein wird.
Die Hauptautorin Sandra Chapman, Professorin am Department of Physics an der University of Warwick, sagte: “Durch die Kombination gut bekannter Methoden auf eine neue Weise löst unsere Uhr Veränderungen des Sonnenklimas in der Größenordnung bis auf wenige Sonnenrotationen auf. Dann erkennt man, dass die Veränderungen zwischen manchen Phasen wirklich scharf sein können.”
“Wenn man weiß, dass die Sonne einen langen Zyklus hatte, weiß man, dass der nächste kurz werden wird. Daraus können wir ableiten, wie lange er dauern wird. Die Zeitpunkte der saisonalen Phasen zu wissen, hilft dabei, sich auf Weltraumwetterereignisse vorzubereiten. Für den Betrieb von Satelliten, Stromnetzen und Kommunikationssystemen ist es sinnvoll zu wissen, wann die Bedingungen aktiv oder ruhig sein werden”, sagte sie.
Die Ergebnisse liefern auch einen Hinweis darauf zu verstehen, wie die Sonne nach jedem Zyklus ihre Polarität umkehrt. “Ich denke auch, es ist bemerkenswert, dass etwas von der Größe der Sonne alle elf Jahre sein Magnetfeld umkehren kann und die Polung von Nord nach Süd ist anders als die von Süd nach Nord. Irgendwie ‘weiß’ die Sonne, wie sie steht und das ist ein verblüffendes Problem im Zentrum der Frage, wie die Sonne ihr Magnetfeld erzeugt”, sagte Chapman.
(THK)
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