Prognoza 25. cyklu aktywności słonecznej

W ubiegłym tygodniu zaktualizowane zostały wstępne przewidywania wspólnego zespołu NOAA/NASA co do 25. cyklu aktywności słonecznej. Warto je sobie dzisiaj podsumować i zestawić z tym, co w ramach prognoz można było się spodziewać przed rozwinięciem się 24. cyklu aktywności słonecznej. Zapraszam zatem do lektury, zwłaszcza miłośników obserwacji aktywności Dziennej Gwiazdy, oczekujących po przerwie nowych grup plam będących często efektownym celem amatorskich obserwacji i wszystkich, którzy tęsknią za silnymi rozbłyskami generującymi koronalne wyrzuty masy i rozległe zorze polarne. Oto pierwszy tekst na Polskim AstroBlogerze w całości biorący na celownik temat nadchodzącego cyklu słonecznego.

Prognoza 25. cyklu aktywności słonecznej, stan z 09.12.2019 r. Credits: NOAA/NASA

Pierwsze bardziej oficjalne stanowisko NOAA uściśliła w kwietniu br. podając do wiadomości kilka krótkich ustaleń, o których przebąkiwałem sporadycznie w innych tekstach nie będących wyłącznie prognozą nowego cyklu. Z tych ustaleń wynikało między innymi sugerowane wysokie podobieństwo 25. cyklu aktywności słonecznej do cyklu obecnie zmierzającego ku finałowi oraz średnią liczbę Wolfa na czas maksimum wyraźnie poniżej średniej większości cykli. To o czym dowiedzieć się mogliśmy kilka dni wstecz z aktualizacji wstępnych predykcji nie różni się znacząco wobec pierwotnych przewidywań, więc warto wszystkie dotychczasowe ustalenia heliofizyków zebrać w całość i zobaczyć na czym stoimy.

Przede wszystkim na początek kwestia Słonecznego Minimum, przez które obecnie przechodzimy. W porównaniu do pierwszych przewidywań zakładających wygaszenie cyklu przed końcem dekady i rozpoczęcie nowego cyklu z początkiem 2020 roku, obecne stanowisko NOAA jest takie, iż do najgłębszego punktu minimum pomiędzy 24. a 25. cyklem - dopiero się zbliżamy. Moment największego wygaszenia aktywności plamotwórczej, związanego z największą liczbą dni z zerową liczbą Wolfa, powinien przypaść na okolice kwietnia 2020 roku, z marginesem błędu +/- 6 miesięcy. Gdyby to ustalenie miało się sprawdzić, oznaczałoby to, że w październiku 2019 weszliśmy już w okno czasowe prognozy najgłębszego uśpienia Dziennej Gwiazdy, a ewentualne opóźnienie tego momentu po kwietniu 2020 mogłoby się przeciągnąć do października 2020 - w takim scenariuszu największego opóźnienia faktycznego punktu ścisłego minimum produkcji plam oznaczałoby, że najwcześniej pod koniec 2020 roku można by oczekiwać bardzo powolnego odwrócenia trendu i stopniowego przyrostu liczby plam w już bardziej trwałym wydaniu.

Wielu osobom może być trudno uwierzyć po tym, co w ostatnich miesiącach obserwujemy, że okres najgłębszego uśpienia Słońca po 24. cyklu wciąż nie nadszedł. Dopiero co pobiliśmy rekord naszych czasów, w ramach którego rok 2019 stał się najspokojniejszym od 1913 roku w kwestii liczby dni z czystą tarczą (poprzedni rekord z 2008 roku z 262 dniami bez plam został obecnie pobity do poziomu 272 dni, który wciąż rośnie), a tu okazuje się, że to wciąż nie finał tego wygasania i że najgłębszy punkt obecnego Słonecznego Minimum dopiero przed nami. W zależności od tego jaki okaże się rok 2020, można będzie stwierdzić, czy obecne minimum rozumiane jako cały okres wygaszonej aktywności między cyklami okaże się głębsze od poprzedniego, czy mimo rekordu 2019 roku całe minimum zakończy się szybciej od tego, które poprzedziło 24. cykl słoneczny. Sam fakt ustanowienia rekordowej w naszych czasach liczby dni bez plam w roku 2019 nie musi bowiem oznaczać, że całe minimum okaże się głębsze, na przykład w sytuacji, gdyby w roku 2020 nastąpił wyraźny i trwały wzrost ilości grup plam widzianych na tarczy słonecznej.

Kwestią wartą odnotowania wobec prognozy najgłębszego minimum w kwietniu 2020 roku jest fakt, że w przypadku sprawdzenia się tej predykcji, cały 24. cykl aktywności słonecznej uplasowałby się na 7. miejscu pod względem długości trwania - od początku wzrostu do najgłębszego wygaszenia minęłoby w takim wariancie blisko 11 i pół lat (dokładnie 11.4 roku).

Zespół opracowujący prognozę zgodził się co do tego, że 25. cykl aktywności słonecznej będzie posiadał bardzo powolny start po tym, gdy faktyczne minimum będzie już za nami. Faza wzrostowa nowego cyklu może więc nie przynieść nam trwałego trendu przyrostu plam, ale przez pewien czas mimo stwierdzonego rozpoczęcia nowego cyklu obradzać w okresy z czystą tarczą. Oczekuje się, że 25. cykl słoneczny będzie bardzo podobny do kończącego się 24. cyklu stając się następnym z kolei słabym cyklem poprzedzonym głębokim minimum. Jednocześnie heliofizycy uznali na podstawie przebiegu poprzednich cykli, że aktywność Słońca podczas maksimum powinna być nieznacznie wyższa od tej z 24. cyklu, co w razie sprawdzenia oznaczałoby, że 25. cykl powinien stać się cyklem przełamującym tendencję ostatnich czterech cykli (21-24) przynoszących po kolei niższe maksimum od poprzedniego. Zespół wykluczył zarazem zasadność przypuszczeń pojawiających się w niektórych środowiskach, jakobyśmy zbliżali się do szerszego okresu niskiej aktywności na podobieństwo Minimum Maundera.

Wygładzone liczby Wolfa na okres najwyższej aktywności słonecznej powinny zawierać się między 95 a 130, co z jednej strony plasuje taką prognozę powyżej przewidywań na maksimum 24. cyklu słonecznego (które zakładały R=~73, zmniejszone później do 69), a z drugiej wciąż plasuje prognozowane maksimum wyraźnie poniżej średniej liczby plam w większości cykli słonecznych. Optymiści mogą więc na taką prognozę się ucieszyć widząc pewien krok do przodu, wobec najsłabszego od 1913 roku 24. cyklu słonecznego - co w razie sprawdzenia się prognozy będzie słusznym rozumowaniem, ale pesymiści powiedzą, że to wciąż wyraźnie słabsza aktywność od tej, jaką powinniśmy normalnie obserwować i aktywność bardzo mocno porównywalna z tą z 24. cyklu, w czym też będą mieli rację. Jak rzeczywiście się stanie przekonać powinniśmy się dopiero w połowie nowej dekady, albowiem według obecnej prognozy maksimum 25. cyklu aktywności słonecznej powinno przypaść dopiero w lipcu 2025 roku, plus minus 8 miesięcy. Okno czasowe prognozy dla najwyższych sum plam w 25. cyklu sugerowanych na poziomie R=115 otwiera się zatem w październiku 2024 roku i trwa do lutego 2026 roku.

Co ciekawe, jednocześnie znów nie bierze się pod uwagę ewentualności "podwójnego maksimum", które obserwowaliśmy zarówno w 23. jak i kończącym się 24. cyklu aktywności słonecznej, czego prognozy przed 24. cyklem również nie zakładały. Tymczasem 24. cykl słoneczny cechował się dwoma wyraźnymi szczytami, z których pierwszy nastąpił w trzecim kwartale 2011 roku i drugi - wyższy od pierwszego tak samo jak w 23. cyklu, w I i II kwartale 2014 roku. Najwyższe sumy liczby Wolfa obserwowane podczas pierwszego maksimum kończącego się cyklu dotyczyły aktywności plamotwórczej na północnej półkuli Słońca, podczas gdy silniejsze drugie maksimum (z R=82 w kwietniu 2014) wiązało się z aktywnością półkuli południowej. Między najwyższym pikiem aktywności półkuli północnej i południowej minęło zatem 2,5 roku.

Jako, że najprawdopodobniej najgłębszy okres Słonecznego Minimum wciąż nie nastąpił, nie można mówić o rozpoczętym już na dobre 25. cyklu. Kilka sporadycznych przypadków plam, które w ostatnich miesiącach się pojawiły cechując się odwrotną biegunowością do plam z drugiej połowy 24. cyklu (a więc należały już do nowego cyklu) jest jedynie potwierdzeniem "mieszania" obu cykli i powolnego przechodzenia z jednego do następnego, ale ponieważ proces ten jest zawsze rozłożony w czasie, a plamy 24. cyklu wciąż stanowią większość z tych, które Słońce z rzadka wyprodukowuje, jest zdecydowanie zbyt wcześnie, by wnioskować, że ze starym cyklem już się pożegnaliśmy, minimum za nami, a nowy cykl jest już w pierwszej wstępnej fazie rozwojowej. Oficjalne rozpoczęcie 25. cyklu zapewne tak jak miało to miejsce w pierwszych latach 24. cyklu będzie wielokrotnie weryfikowane i poprawiane wraz z większą liczbą obserwacji plam nowego cyklu.

Tych, których prognoza nie zadowala - myślę tu zwłaszcza o największej rzeszy czytelników będących zarówno miłośnikami obserwacji plam słonecznych jak i związanych z nimi zorzowych emocji uspokajam - nawet obecny 24. cykl aktywności słonecznej, który jest najsłabszym od ponad 100 lat, wielokrotnie wiązał się z dużymi emocjami w oczekiwaniu na zorze polarne jak i efektownymi obserwacjami aktywności słonecznej w amatorskim sprzęcie. W latach, które bezpośrednio sąsiadywały z maksimum 24. cyklu zdarzały się kilku, a nawet kilkunastokrotne wystąpienia zórz polarnych nad Polską w ciągu roku, a i na brak okazji wykorzystania sprzętu dla obserwacji plam, które nie rzadko stanowiły także efektowny cel dla fotografów, nie można było narzekać. Nawet więc, jeśli oficjalna prognoza się sprawdzi i rzeczywiście 25. cykl aktywności słonecznej okaże się w ogromnym stopniu porównywalny z obecnym, nudzić się nie powinniśmy, a niewielkie szanse na nieco wyższe maksimum tę nadzieję tym bardziej powinny umacniać. To co jednak na dzień dzisiejszy ma prawo obserwatorów smucić to fakt, że Słoneczne Minimum najpewniej ani się nie skończyło, ani jeszcze nie przyniosło najgłębszego uśpienia Słońca, oraz fakt, że heliofizycy zgodnie twierdzą, że nawet faza wzrostowa nowego cyklu będzie postępować bardzo ospale.

Nie możemy jednak być egoistyczni i zamykać się na samych siebie, skupionych wokół teleskopów i aparatów, ponieważ jak wszystko w życiu, także i ta prognoza ma swoje dobre strony dla innych. Taka bowiem prognoza aktywności słonecznej w nadchodzącej dekadzie to bardzo optymistyczne wieści z punktu widzenia astronautyki, zwłaszcza załogowej, która w dużym stopniu jest uzależniona od warunków pogody kosmicznej kształtowanej przez Dzienną Gwiazdę. Mniej plam słonecznych to mniej okazji na występowanie energetycznych rozbłysków, koronalnych wyrzutów masy i burz radiacyjnych, a co za tym idzie mniejsze ryzyko dla astronautów przebywających w przestrzeni, statków kosmicznych i całego szeroko rozumianego sprzętu umieszczonego ponad ziemską atmosferą, z dala od bezpiecznego płaszcza nas chroniącego. W kontekście planów eksploracji kosmosu na nadchodzące lata 20., obniżona od standardowej aktywność słoneczna jest dla inżynierów i planujących loty kosmiczne ogromnym ułatwieniem.

Reasumując w skrócie oficjalne prognozy związane z 25. cyklu aktywności słonecznej:

- najgłębsze wygaszenie aktywności w trwającym Słonecznym Minimum jeszcze nie nadeszło i powinno przypaść na kwiecień 2020 (+/- 6 miesięcy), co za tym idzie nie można wciąż mówić o definitywnym zakończeniu 24. cyklu i rozpoczęciu nowego,

- faza wzrostowa 25. cyklu aktywności słonecznej, gdy ten już na dobre ruszy, może się cechować bardzo ospałym i powolnym rozwojem i powinna się rozpocząć bliżej końca 2020 lub w 2021 roku,

- maksimum 25. cyklu powinno nastąpić w lipcu 2025 (+/- 8 miesięcy) ze średnimi liczbami Wolfa na poziomie 115 (zakres błędu 95-130),

- nie przewiduje się na ten moment podwójnego maksimum na podobieństwo 23. i 24. cyklu,

- trafność prognozy nadchodzącego w przyszłym roku minimum uczyniłaby z bieżącego cyklu 7. pod względem długości cykl od czasu prowadzonych regularnych obserwacji (11,4 roku),

- 25. cykl powinien okazać się pierwszym, który po cyklach 21-24 przerwie trend malejących maksimów i przyniesie szczyt aktywności nieznacznie wyższy od cyklu poprzedzającego, co może być bardziej trwałym trendem na kolejne dekady, jednocześnie:

- w całościowym rozrachunku, nawet zakładając delikatnie wyższe maksimum od ostatniego, 25. cykl powinien kształtować się na porównywalnym poziomie do cyklu 24.

O ewentualnych aktualizacjach oficjalnej prognozy będę wspominać wraz z ich pojawieniem się i udostępnieniem opinii publicznej.


Autorski komentarz do bieżącej aktywności słonecznej można śledzić na podstronie Solar Update.
Warunki aktywności geomagnetycznej wraz z objaśnieniami i statystykami cyklu słonecznego dostępne na podstronie Pogoda kosmiczna.
Pozostałe teksty tematyczne dostępne w dziale Aktywność słoneczna.

  f    t   Bądź na bieżąco z tekstami, zjawiskami astronomicznymi, alarmami zorzowymi i wszystkim co ważne dla amatora astronomii - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku, obserwuj blog na Twitterze bądź zapisz się do subskrybentów kwartalnego Newslettera.

W oparciu o komunikat NOAA i aktualizację wstępnej prognozy z kwietnia 2019 za NOAA.