Figur 1:Solens aktivitet styrer vores rummiljø. Mørke magnetiske pletter på Solen, kendt som solpletter, udløser nogle gange enorme magnetiske storme, der kan lamme satellitter og skabe kaos med vores rumafhængige teknologier. Bhowmik og Nandy har brugt computersimuleringer af Solens magnetiske felter (til venstre for ovenstående billede) til at forudsige de fremtidige solpletaktivitetsniveauer, der forventes i løbet af det næste årti. Forudsigelsen ville være nyttig til planlægning af satellitopsendelser, estimering af levetider for satellitmissioner, sandsynligheden for solstormsskader og Solens indflydelse på det globale klima i løbet af det næste årti. Kredit:CESSI
Solens aktivitet påvirker miljøforholdene i rummet og påvirker satellitter og rumbaserede teknologier som telekommunikation og navigationsnetværk negativt. Solen er også den primære naturlige energikilde til jordens klima. Solens aktivitetsniveau ændrer sig, men at forudsige disse ændringer har været udfordrende. Nu er et hold af to forskere fra Center of Excellence in Space Sciences India ved IISER Kolkata kommet ud med en forudsigelse for den kommende solpletcyklus, som afslører de forventede forhold i rummet i løbet af det næste årti. Deres forskningsarbejde vises i dag i tidsskriftet Naturkommunikation .
Ligesom vejret på jorden, der er vejr i rummet. Solen udstråler lys i forskellige farver, herunder nogle, som vi ikke kan opfatte såsom UV-stråler og røntgenstråler. En konstant strøm af ladede partikler bestående af elektroner og protoner strømmer også ud fra solen og gennemtrænger solsystemet. Nogle gange udløser solen enorme magnetiske storme, der suser mod Jorden med forbløffende hastigheder. Disse rumstorme kan lamme satellitter, udløse elnet og føre til storstilede telekommunikationsnedbrud. Det har været kendt i nogen tid, at cyklussen af solpletter styrer alle disse aspekter af solaktivitet og bestemmer dens indflydelse på vores rummiljø og klima. Astrofysikere har i årtier forsøgt at udtænke intelligente metoder til at forudsige den fremtidige forekomst af solpletter.
Solpletter er omkring ti gange større end Jorden og har magnetiske felter, som er ti tusinde gange stærkere. Disse pletter er blevet observeret gennem teleskoper siden Galileos tid, og disse observationer viser, at der er en cyklus af solpletter, hvor nogle cyklusser er stærkere eller svagere end gennemsnittet. Den nuværende solpletcyklus kaldet solcyklus 24 er lige ved at afslutte, og det har været en af de svageste cyklusser i et århundrede. Faktisk, gennem de sidste mange årtier, successive solpletcyklusser er væsentligt svækket i styrke, og nogle tidligere undersøgelser baseret på simplistiske statistiske tilgange har hævdet, at en betydelig svækkelse af solens aktivitet er nært forestående, resulterer i tab af solpletcyklusser. Den sidste episode, kendt som Maunder minimum fandt sted mellem 1645-1715 og faldt sammen med den lille istid, en periode med lange vintre og global afkøling. Denne sammenhæng har ført til udbredte spekulationer om, at en betydeligt svag solpletcyklus 25 eller en forestående forsvinden af solpletter i mange årtier ville afhjælpe den globale opvarmning og bringe jordens temperatur ned.
Figur 2:Succesfuld reproduktion af et århundredes observationer af solpletaktivitet, der fører til IISER-teamets forudsigelse af solpletcyklus 25. Den røde kurve repræsenterer den simulerede (startende fra begyndelsen af solcyklus 17) og forudsagte (cyklus 25) solaktivitet. Sættet af blå kurver angiver de stærkeste og de svageste magnetiske cyklusser, der er mulige (dvs. rækkevidden af ensembleprognosen). Denne forudsigelse af Bhowmik og Nandy, der bliver rapporteret i Nature Communications i dag, indikerer, at solpletcyklus 25 ikke ville være væsentligt svagere, overvældende spekulationer om en solinduceret global afkøling af jordens klima. Kredit:CESSI
Komplekse strømme af ioner og elektroner inde i solen producerer disse magnetiske solpletter. Deres skabelse er skjult for vores opfattelse, og den eneste måde at forstå, hvordan de dannes, er gennem computermodeller, der er afhængige af at løse et sæt komplicerede matematiske ligninger. Ved at kombinere to forskellige computermodeller af solen baseret på sådanne ligninger, den ene til at studere forholdene i dets indre, hvor der skabes solpletter, og den anden til dens overflade, hvor solpletter ødelægges, Dibyendu Nandi, Professor ved IISER Kolkata og Associate ved IUCAA og hans Ph.D. elev Prantika Bhowmik har udtænkt en ny teknik til at forudsige den næste solpletcyklus. Deres teknik har haft stor succes med at matche observationer af solpletaktivitet gennem de sidste hundrede år - en første for ethvert hold i verden. Deres metode gør det også muligt at lave forudsigelser næsten et årti før den næste solpletcyklusaktivitet topper i styrke - igen en første.
Afgørende, de indiske videnskabsmænd forudsiger, at den næste solpletcyklus ikke ville være ubetydelig. Deres ensemble-prognose antyder overraskende, at den endda kunne være stærkere end den cyklus, der lige slutter. De forventer, at den næste cyklus begynder at stige om cirka et år efter afslutningen af den nuværende solpletcyklusminimum og topper i 2024. Bhowmik og Nandi forudser, at miljøforholdene i rummet i løbet af det næste årti vil være ens eller lidt hårdere sammenlignet med det sidste årti. De finder ingen beviser for en forestående forsvinden af solpletcyklusser og konkluderer derfor, at spekulationer om en forestående solinduceret afkøling af det globale klima er meget usandsynligt.
Figur 3:Bhowmik og Nandy-forudsigelse for solpletcyklus 25 sammenlignet med den nuværende solpletcyklus (24), hvilket indikerer, at den ville være ens eller lidt stærkere end aktivitetsniveauerne, der lige slutter. Kredit:CESSI