Postęp 25. cyklu aktywności słonecznej: stan po III kwartale 2023 roku

Po wejściu w ostatni już kwartał 2023 roku czas na podsumowanie aktywności słonecznej w ramach III kwartału. Dzisiaj korzystając z nieco większej ilości czasu po intensywnym roboczo-tygodniu po powrocie z urlopu zapraszam na przyjrzenie się postępowi 25. cyklu słonecznego z uwzględnieniem okresu od lipca do września. Trzeci kwartał całościowo okazał się znacznie spokojniejszym od nie tylko poprzedniego kwartału, ale wręcz jakiegokolwiek okresu odkąd 25. cykl zaczął wyprzedzać oczekiwania wynikające z oficjalnej prognozy. Choć nie zabrakło zjawisk typowych dla okresów podwyższonej aktywności Dziennej Gwiazdy, znaczna część podsumowywanego dziś okresu wyraźnie odstawała od standardów, do jakich Słońce nas przyzwyczajało od trzech lat, przypominając wszystkim jak rozmaite nastroje może ono okazywać na przestrzeni zaledwie kilku tygodni.

Tradycyjnie zacznijmy od przyjrzenia się aktywności plamotwórczej. W lipcu 2023 roku średnia miesięczna liczba Wolfa wyniosła 159,1 i była drugą najwyższą wartością, po czerwcu (163,4) w tym cyklu. Miesiąc otwierający III kwartał i zarazem drugą połowę 2023 roku był zatem niemal dokładną kontynuacją czerwca, która w ogóle jeszcze nie zwiastowała uśpienia, jakie mieliśmy zaobserwować w sierpniu (a potem na jeszcze głębszą skalę w październiku, ale o tym już w następnym podsumowaniu kwartalnym).

Tak wysoka produkcja plam przez 4 kolejne tygodnie lipca uczyniła z niego wice-lidera, który domknął dwumiesięczny okres najwyższej aktywności plamotwórczej od ponad 20 lat. Miesięczny poziom promieniowania radiowego rejestrowanego na długości 10,7 cm (2800 MHz) wyniósł w lipcu 177,5 s.f.u. (jednostek strumienia słonecznego) i także był drugą najwyższą wartością w cyklu, jednak nie po czerwcu jak w przypadku produkcji plam, ale po styczniu 2023 (182,4 s.f.u.). Prognozowana na lipiec średnia R w oficjalnej prognozie wynosiła 80,6 (margines błędu 54,2-107,3), widać zatem że realna aktywność plamotwórcza przewyższyła oczekiwania bardzo wyraźnie jak w czerwcu, dając wynik aż o 78,5 wyższy niż prognozowano na ten okres i aż o 43,8 wyższa, niż najwyższe średnie miesięczne liczby Wolfa przewidywane na okres Słonecznego Maksimum w połowie dekady. Lipiec 2023 był drugim miesiącem od początku 25. cyklu w grudniu 2019, który przynosi średnią miesięczną liczbę Wolfa powyżej 150.

Najgorętszy miesiąc roku przyniósł nam także zmianę lidera jeśli chodzi o maksymalną dzienną liczbę Wolfa. Do tej pory prym wiódł na tym polu 11 luty 2023 z R na poziomie 209. Wynik ten po dokładnie pięciu miesiącach został dość wyraźnie poprawiony - obecnie rekordzistą jest 11 lipca 2023 roku, który przyniósł nam dzienną liczbę Wolfa równą 227.

Po lewej: średnie miesięczne liczby Wolfa w roku 2023 - stan po III kwartale. Oprac. własne. Po środku: kwartalne sumy dni z R=0 w ostatnich latach - stan po III kwartale 2023 roku. Oprac. własne. Po prawej: najwyższa dzienna liczba Wolfa w trakcie III kwartału wystąpiła 11 lipca i wyniosła R=227. Stanowi ona także rekordową jak dotąd wartość w całym 25. cyklu aktywności słonecznej. Credit: SDO

Sierpień jako drugi miesiąc III kwartału przyniósł nam kolejny rekord w ramach tego cyklu, tym razem niestety w wydaniu odwrotnym od dotychczas dominującego. Po raz pierwszy w 25. cyklu zaobserwowaliśmy wygaszenie produkcji plam i towarzyszących im zjawisk na tak dużą skalę w odniesieniu do miesiąca poprzedzającego. O ile jeszcze po lipcu cieszyliśmy się z drugiej najwyższej i to miesiąc po miesiącu średniej liczby Wolfa na poziomie 159.1 wraz z dopiero co poprawionym rekordem liczby Wolfa w ujęciu dziennym, o tyle w sierpniu doświadczyliśmy skoku w dół na niespotykaną dotąd w 25. cyklu skalę, do poziomu średniej miesięcznej liczby Wolfa zaledwie na poziomie 114.8 wobec prognozowanej 83,1. Z jednej strony widzimy więc wciąż wyraźne przewyższenie prognozy, ale bardziej w tym wypadku rzuca się w oczy jak drastyczny był to spadek wobec lipca - aż o 44,2 z miesiąca na miesiąc. Takiego regresu w produkcji plam od rozpoczęcia 25. cyklu w grudniu 2019 roku jeszcze nie widzieliśmy.

Wprawdzie jak wspomniałem taka uśredniona R za sierpień nadal wykracza ponad margines błędu prognozy na ten okres, będąc wartością porównywalną z oficjalnymi przewidywaniami mającymi nadejść dopiero na czas Słonecznego Maksimum w połowie dekady, jednak skala wyciszenia na obecnym etapie cyklu po jego dotychczasowej intensyfikacji robi wrażenie. Jest to najpewniej stan chwilowy będący okresem pewnego uspokojenia, mogącego trwać parę miesięcy, zanim Słońce na nowo przypomni sobie swoje standardowe zachowanie w tym cyklu, nie mniej stanowi on swego rodzaju szklankę zimnej wody na głowy spragnionych już wyłącznego wzrostu aktywności plamotwórczej do czasu realnego szczytu bieżącego cyklu.

Nie jest to zresztą nic nowego - praktycznie w każdym cyklu zdarzały się okresy spokoju nadchodzące po okresach wzmożonej aktywności słonecznej, kiedy to, pisząc żartobliwie - Słońce zjeżdżało z toru wyścigowego do boksu by uzupełnić baki paliwa przed kolejnym okrążeniem - właśnie między innymi z tego powodu w statystyce liczb Wolfa często zarysowują się nie jedno, ale dwa maksima na przestrzeni danego cyklu, oddzielone od siebie mniej lub bardziej wyraźną depresją. To nad czym warto się pochylić i co jest większą niewiadomą, której na razie przez zbyt wąską czasowo perspektywę nie rozpoznamy, jest pytanie czy pierwsza połowa tego roku wespół z lipcem okazała się pierwszym znacznie przyspieszonym szczytem cyklu i czeka nas teraz dłuższy okres wyciszenia przed potencjalnym drugim szczytem cyklu, czy też nie był to jeszcze pik w aktywności, który miałby się stać początkiem Słonecznego Maksimum, być może dającego dwa szczyty oddzielone miesiącami pewnego wyciszenia i czy realne maksimum, nawet to pierwsze gdyby miały nadejść dwa - wciąż przed nami. Nawet kwartalna perspektywa to wciąż zbyt krótki okres, z którego można by spróbować odpowiedzieć na tak postawione pytanie, dlatego możliwe, że lepszy ogląd na tą zagwozdkę uzyskamy za około rok.

Aktywność radiowa wyniosła w sierpniu 153,9 s.f.u. i była niższa od lipcowej o 23,6 - nie był to tak duży spadek co w aktywności plamotwórczej, ale także rekordowy w tym cyklu pod względem różnicy z miesiąca na miesiąc.

Wrzesień 2023 roku dał nam średnią miesięczną liczbę Wolfa na poziomie 133,6 wobec 85,9 prognozowanej na ten miesiąc. Nie był to więc miesiąc aż tak wyciszony w produkcji plam co sierpień, ale też zdecydowanie poniżej oczekiwań, jakie mogłyby wynikać po doświadczeniach z czerwca i lipca. Wspomniana uśredniona R za wrzesień jest wyższa o 18,3 od maksymalnej prognozowanej na szczyt cyklu, a sam wrzesień stanowi 36. z rzędu miesiąc przewyższający oczekiwania sugerowane w oficjalnej prognozie - pomimo niekorzystnych zmian zaobserwowanych w sierpniu i tylko częściowo zredukowanych w kolejnych tygodniach. Aktywność radiowa we wrześniu wyniosła 155,7 s.f.u. Miesiąc ten, pomimo wyprzedzania prognozy i wyraźnego przekroczenia marginesu błędu można uznać za dość przeciętny jak na ten cykl - nie wyróżnił się ani szczególnie pozytywnie z perspektywy obserwacji plam, ale też nie tak negatywnie co sierpień.

Po lewej: Postęp 25. cyklu aktywności słonecznej w szerokiej perspektywie z porównaniem do poprzedniego 24. cyklu - stan po III kwartale 2023 roku. Credits: SWPC/NOAA. Po środku: Postęp 25. cyklu aktywności słonecznej w szczegółowym ujęciu wyłącznie bieżącego cyklu. Pomimo spokojnego sierpnia nadal średnie miesięczne liczby Wolfa wykraczają wyraźnie ponad poziom prognozowany na okres Słonecznego Maksimum. Credit: SWPC/NOAA. Po prawej: Postęp cyklu słonecznego na podstawie strumienia promieniowania radiowego 10,7 cm (2800 MHz). Credit: SWPC/NOAA

AKTYWNOŚĆ SŁONECZNA i GEOMAGNETYCZNA

W III kwartale 2023 roku zaobserwowaliśmy 107 rozbłysków klasy M i 3 rozbłyski klasy X (03.07, 05.08 i 07.08). 49 rozbłysków klasy M przypadło na lipiec, który w tym względzie odróżnił się od czerwca dającego znacznie mniej rozbłysków mimo jeszcze nieco wyższej ilości plam; 25 rozbłysków klasy M wystąpiło w sierpniu i 33 we wrześniu. Warto tu odnotować, że w sierpniu wystąpiła najdłuższa jak dotąd przerwa w rejestracji rozbłysków klasy M od kilku lat, zachodząca od 8 do 22 sierpnia - to zaledwie dwutygodniowy okres, ale wyróżniający się w tym względzie na tle wcześniejszych miesięcy, kiedy to podobnej energii zjawiska zachodziły niemal każdego dnia lub po najwyżej parodniowych okresach ciszy. Powodem tego braku rozbłysków jest oczywiście wspomniane w pierwszej części tekstu znaczne wygaszenie produkcji plam w sierpniu.

Miniony kwartał podobnie jak jego poprzednik przyniósł nam 8 burz magnetycznych: dwie silne kategorii G3 (05.08 i 18/09.09), dwie umiarkowane kategorii G2 (12/13.09 i 24/25.09) i cztery słabe kategorii G1 (14, 17, 26.07; 03.09). Wydaje się to niezłym wynikiem, ale takim nie jest zważywszy na fakt, że mówimy o okresie, na jaki przypada m.in. wrzesień, statystycznie najaktywniejszy geomagnetycznie miesiąc w historii regularnych obserwacji, od którego można by oczekiwać znacznie więcej.

Zapis danych wiatru słonecznego od 1 lipca do 31 września 2023 r. Osiem burz magnetycznych stanowi na pozór nienajgorszy wynik, jednak trudno tak to ocenić w świetle faktu, że mówimy o okresie, na jaki przypada wrzesień stanowiący statycznie najaktywniejszy geomagnetycznie miesiąc. Wprawdzie połowa tych burz przypadła właśnie tylko na wrzesień, w tym jedna silna kategorii G3, jednak w jej trakcie - a także tydzień po niej - duży potencjał wiatru słonecznego był w większym stopniu blokowany, niż wykorzystywany na korzyść obserwatorów. Szczególnie dobitnie wyraża to okres burzy magnetycznej kategorii G2 z 24-25 września, kiedy po uderzeniu koronalnego wyrzutu masy natężenie pola magnetycznego wzrosło aż do 34nT, co stanowi najwyższą wartość w 25. cyklu słonecznym, identyczną jak podczas ciężkiej burzy kategorii G4 z 23-24 kwietnia 2023 roku - tym razem jednak w większym stopniu północny kierunek pola magnetycznego blokował i ograniczał rozwój aktywności burzy, czyniąc to na skalę znaną raczej z najsłabszych geomagnetycznie miesięcy, a nie września. Przez trzeci kwartał prędkość wiatru napływającego na Ziemię najczęściej plasowała się w okolicach 400-500 km/sek., najwyższe wartości około 600 km/sek. zanotowane zostały w połowie sierpnia, ale nie wiązały się z burzami magnetycznymi. Gęstość wiatru przez przeważający czas tego kwartału utrzymywała się poniżej 10 protonów/cm3, a jej najwyższe poziomy dochodzące do 60p/cm3 zanotowane zostały po uderzeniu CME 24 września, w trakcie umiarkowanej burzy magnetycznej kategorii G2. Credit: DSCOVR/SWPC, oprac. własne.

Sierpniowa silna burza magnetyczna kategorii G3 była wydarzeniem bardzo krótkotrwałym, które po 6 godzinach zanikło i przypadłszy na godziny poranne uniemożliwiła obserwacje zórz polarnych z Polski, mimo, że z uwagi na kategorię aktywności i cechy wiatru słonecznego jest zupełnie pewne, że zorze nad naszymi szerokościami geograficznymi wystąpiły. Pomimo krótkiego czasu trwania, był to okres najwyższej aktywności geomagnetycznej od czasu ciężkiej burzy kategorii G4 23-24 kwietnia, która pozostaje najsilniejszą z dotychczasowych burz w 25. cyklu słonecznym.

Wrzesień jako miesiąc statystycznie figurujący na pierwszym miejscu spośród wszystkich miesięcy w kontekście ilości burz magnetycznych i ich aktywności przez bliskość równonocy jesiennej, w tym roku nie wyróżnił się w szczególny sposób, który pozwalałby zapamiętać go jako ponadprzeciętny. Nie był ani słaby, ani specjalnie solidny. Zaobserwowaliśmy wprawdzie cztery burze magnetyczne, a podczas trzech z nich (12/13.09, 18/09.09 i 24/25.09) udało się zarejestrować polskim amatorom światła zorzy polarnej występującej nad naszym krajem, jednak zjawiska niosące największy potencjał - mniej niż tydzień przed równonocą jesienną oraz 4-5 dni po niej, okazały się w znacznym stopniu niewykorzystane przez niekorzystne skierowanie pola magnetycznego wiatru słonecznego, które blokowało rozwój aktywności na skalę typową bardziej dla najsłabszych geomagnetycznie miesięcy, aniżeli historycznie patrząc lidera jakim jest wrzesień. Zarówno podczas silnej burzy kategorii G3 z 18/19.09 jak i umiarkowanej burzy G2 z 24/25.09 potencjał był co najmniej na powtórkę z marca lub kwietnia tego roku, ale w przeciwieństwie do miesięcy wiosennych tym razem - pomimo obecności zórz nad Polską - sytuacja każdorazowo ukształtowała się znacznie słabiej, niż można by oczekiwać we wrześniu.

3 rozbłyski klasy X za cały kwartał to niewiele, ale jednocześnie jest to mniej więcej podtrzymanie standardów z poprzednich kwartałów. Obecnie mamy 11 rozbłysków klasy X od początku roku, co przy w miarę równej ich ilości w okresie kwartału (poza wrześniem) daje szansę na około 13-14 takich zjawisk w skali roku. Gdyby taki wynik został osiągnięty i ostatnie miesiące jedynie podtrzymały tempo około 3-4 rozbłysków klasy X kwartalnie, to całościowa suma roczna zjawisk najbardziej energetycznych powinna być podwojeniem lub niemal podwojeniem wyniku za 2022 rok (7 rozbłysków klasy X). Mamy tu powolnie budowany trend zwyżkowy, który daje nadzieję na więcej takich wydarzeń w latach rzeczywistego Słonecznego Maksimum 25. cyklu, kiedy już ono faktycznie nadejdzie, ale z pewnością nie jest to przyrost aż tak dynamiczny, by oczekiwać na tym polu jakiejś rewolucji na miarę szczególnie intensywnych cykli.

PODSUMOWANIE i PROGNOZA

Trzeci kwartał to okres kontrastów na największą jak dotąd skalę w bieżącym cyklu słonecznym. Kontrasty te stanowiły niemiłe zaskoczenie zarówno w temacie aktywności plamotwórczej (sierpień i drastyczny spadek liczby plam po czerwcu i lipcu) jak i geomagnetycznej (wrzesień i zmarnowanie szansy na kilkudziesięciogodzinną silną burzę po zablokowaniu jej potencjału zaledwie po jednorazowym epizodzie z kategorią G3 oraz tydzień później - zaledwie umiarkowana burza przy CME o potencjale identycznym z kwietniowej burzy G4, który blokowany był na jeszcze większą skalę), a to wszystko, gdy jeszcze przed sierpniem cieszyliśmy się z największej produkcji plam od ponad 20 lat mogącej dawać nadzieję, że wrzesień nie da nam chwili nudy w temacie rozbłysków i zórz. Zamknięty kwartał stanowi więc dla nas moment otrzeźwienia i ostudzenia rozgrzanych głów, w których po wyczynach Słońca z minionych miesięcy mogły rodzić się nader atrakcyjne wyobrażenia dalszych wzrostów ilości plam i burz magnetycznych do Słonecznego Maksimum bez okresów wytchnienia po drodze. Widać, że mimo znaczącego wyprzedzania prognozy i przewyższania oczekiwań heliofizyków, Dzienna Gwiazda potrafi zafundować sobie i nam okresy uspokojenia i to wówczas, gdy mogłoby się wydawać, że nie będą już one występować, a w każdym razie nie na aż tak odczuwalną skalę (obecnie widzimy, że październik jeszcze bardziej ten stan pogłębia).

Nie zmienia to faktu, że 25. cykl aktywności słonecznej w dalszym ciągu postępuje szybciej od założeń, a produkcja plam wyraźnie przekracza oczekiwania wynikające z oficjalnej prognozy nawet w czasie, kiedy widzimy tak znaczne wyciszenie jak w sierpniu 2023. Pokazuje to tylko do jakich standardów 25. cykl zdążył nas przyzwyczaić przewyższając wyraźnie oczekiwania heliofizyków i jak miernym mógłby się okazać w alternatywnym scenariuszu, gdyby Słońce przez ostatnie trzy lata rozpędzało się zgodnie z oficjalną predykcją. Łatwo przyszło zapomnienie o klimatach rodem z 24. cyklu słonecznego po tym jak radosnej zmiany doświadczyliśmy w latach od 2021 do połowy 2023, ale trzeci kwartał to swego rodzaju "uszczypnięcie" nas przez Słońce dla przypomnienia, że wobec tak dynamicznej gwiazdy nie ma co za bardzo wybiegać w przyszłość odnosząc się tylko do jednego-dwóch minionych miesięcy.

O ile nie dojdzie do radykalnych zmian na minus, w ostatnim kwartale 2023 roku oczekiwać możemy do 3-4 energetycznych rozbłysków klasy X i porównywalnej z dotychczasową aktywności w temacie zjawisk umiarkowanie silnych (>M1.0) i silnych (>M5.0), większą zagadką pozostaje jednak aktywność geomagnetyczna. Trudno oczekiwać w późnej jesieni i wczesnej zimie wydarzeń fundowanych nam zwykle przez okresy bliskie równonocom, tymczasem po dotychczasowym październikowym (do dnia dzisiejszej publikacji) wyciszeniu aktywności słonecznej na skalę większą od sierpnia, każdy wariant w pogodzie kosmicznej musimy brać pod uwagę. Wiemy jednak z dawnych lat i nawet mizernego poprzedniego cyklu, że burze zapewniające wystąpienia zórz polarnych nad Polską mogą występować aż do końca roku, a gdyby sobie przypomnieć, że najsilniejsze do dnia dzisiejszego burze magnetyczne zaszły właśnie na przełomie października i listopada równych 20 lat temu, łatwiej uwierzyć, że kilka sytuacji o podwyższonym prawdopodobieństwie solidnych burz ma pełne prawo się jeszcze nadarzyć. Warto jednak mieć przy tym świadomość, że najlepszy ku temu czas w tym roku mamy już zdecydowanie za sobą - nie tylko z czysto statystycznego punktu widzenia, ale również w kontekście warunków pogodowych.

Powiązane:
Prognoza 25. cyklu aktywności słonecznej
25. cykl aktywności słonecznej jednym z najsilniejszych w historii? Termination Event - nowa zaskakująca teoria
Postęp 25. cyklu aktywności słonecznej: stan po II kwartale 2023 roku

  f    t    yt   Bądź na bieżąco z tekstami, zapowiedziami, alarmami zorzowymi i wiele więcej - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku, obserwuj blog na Twitterze, subskrybuj materiały na kanale YouTube lub zapisz się do Newslettera.