Laut einer neuen Studie dürfte die Sonnenaktivität nächstes Jahr ihren Höhepunkt erreichen

Forscher am Centre of Excellence in Space Sciences India am IISER Kolkata haben einen neuen Zusammenhang zwischen dem Magnetfeld der Sonne und ihrem Sonnenfleckenzyklus entdeckt, der dabei helfen kann, vorherzusagen, wann der Höhepunkt der Sonnenaktivität erreicht wird. Ihre Arbeit deutet darauf hin, dass die maximale Intensität des Sonnenzyklus 25, des laufenden Sonnenfleckenzyklus, unmittelbar bevorsteht und wahrscheinlich innerhalb eines Jahres eintreten wird. Der neue Forschung erscheint in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society: Briefe.

Unser Stern, die Sonne, besteht aus heißem ionisiertem Gas, dem sogenannten Plasma. Riesige Plasmaströme und Konvektion wirken zusammen und bilden im Inneren der Sonne Magnetfelder, die sich auf der Oberfläche als dunkle Flecken manifestieren. Diese Sonnenflecken haben die Größe der Erde und sind Sitze intensiven Magnetismus, etwa 10.000 Mal stärker als das Erdmagnetfeld.

Manchmal werden die Magnetfelder der Sonnenflecken durch heftige Ereignisse gestört, die zur Entstehung solarer magnetischer Stürme wie Flares oder koronaler Massenauswürfe führen. Diese Stürme setzen hochenergetische Strahlung frei und schleudern große Mengen magnetisierten Plasmas in den Weltraum. Die stärksten dieser Stürme können schwere Schäden an umlaufenden Satelliten, Stromnetzen und Telekommunikationsgeräten verursachen, wenn sie auf die Erde gerichtet sind.

Jahrhundertelange Beobachtungen seit dem frühen 16. Jahrhundert zeigen, dass die Anzahl der auf der Sonne beobachteten Sonnenflecken periodisch schwankt. Ungefähr alle 11 Jahre erreichen die Anzahl der Sonnenflecken und die Intensität der Sonnenaktivität ihren Höhepunkt, wenn mit den heftigsten Störungen der planetaren Weltraumumgebung – oder dem Weltraumwetter – zu rechnen ist. Es bleibt jedoch eine Herausforderung, vorherzusagen, wann dieser Höhepunkt eintreten wird.

Der Sonnenzyklus wird durch einen Dynamomechanismus erzeugt, der durch Energie aus Plasmaströmen im Inneren der Sonne angetrieben wird. Man geht davon aus, dass an diesem Dynamomechanismus zwei Hauptkomponenten des Sonnenmagnetfelds beteiligt sind, eine, die sich im Zyklus der Sonnenflecken manifestiert, und eine andere, die sich in der Wiederverwertung des großräumigen Dipolfelds der Sonne manifestiert; Letzteres ähnelt stark dem Erdmagnetfeld – es erstreckt sich von einem Pol der Sonne zum anderen. Mit dem Zyklus der Sonnenflecken wird auch beobachtet, dass die Stärke des Dipolfelds der Sonne zu- und abnimmt, die magnetischen Nord- und Südpole tauschen ebenfalls alle 11 Jahre ihre Plätze.

Im Jahr 1935 entdeckte der Schweizer Astronom Max Waldmeier, dass ein Sonnenfleckenzyklus umso stärker ist, je schneller er ansteigt, sodass stärkere Zyklen weniger Zeit brauchen, um ihre maximale Intensität zu erreichen. Diese Beziehung wurde oft genutzt, um die Stärke eines Sonnenfleckenzyklus auf der Grundlage von Beobachtungen seiner frühen Aufgangsphase vorherzusagen.

Diese Entdeckung ergänzt den Waldmeier-Effekt, indem sie die beiden primären Magnetfeldkomponenten der Sonne verbindet und die Theorie stützt, dass die Entwicklung von Sonnenflecken ein wesentlicher Bestandteil der Funktionsweise des solaren Dynamoprozesses ist und nicht nur ein bloßes Symptom davon.

Diese neuen Beobachtungen der Abnahmegeschwindigkeit des Dipolmagnetfelds der Sonne können sinnvoll mit Sonnenfleckenbeobachtungen kombiniert werden, um vorherzusagen, wann der laufende Zyklus seinen Höhepunkt erreichen würde. Die Analyse legt nahe, dass das Maximum des Sonnenzyklus 25 höchstwahrscheinlich Anfang 2024 eintreten wird, wobei die Unsicherheit in der Schätzung bis September 2024 reicht.

Mit dieser neuesten Entdeckung öffnet sich ein neues Fenster für die Vorhersage des Zeitpunkts des Höhepunkts der Sonnenzyklen – wenn die intensivste Aktivität und die häufigsten Störungen des Weltraumwetters zu erwarten sind.