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

Za nami czwarty pełny rok 25. cyklu aktywności słonecznej. W grudniu 2023 roku minęły równo 4 lata od punktu uznawanego na początek bieżącego cyklu, co jest już jego na tyle zaawansowaną fazą, by można zakładać zarówno bliskość Słonecznego Maksimum jak i jego minięcie - choć w tym drugim wypadku potrzeba by znacznie większej perspektywy czasu by spoglądając wstecz można taki fakt stwierdzić. Nie wnikając jednak dziś w rozważania o faktycznym czasie szczytu aktywności, przychodzi pora na podsumowanie czwartego kwartału minionego roku, który kończymy z przesłankami zarówno obiecującymi dla wszystkich z nas dopiero oczekujących maksimum, ale też pewną dozą wątpliwości, która została rzucona przez poprzednie miesiące, zauważalnie wyłamujące się z jednoznacznie korzystnego trendu obserwowanego przez większość dotychczasowego postępu cyklu.

Jak zwykle warto zacząć od spojrzenia na aktywność plamotwórczą. W październiku średnia miesięczna liczba Wolfa wyniosła 99,4 wobec prognozowanej 88,3. Z jednej strony widzimy więc wciąż nadwyżkę wobec oficjalnych oczekiwań na ten okres, z drugiej jednak wypada zauważyć kontynuację niepokojącego trendu szczególnie namacalnego w większości III kwartału poza lipcem. Taka wartość okazała się bowiem drugą najniższą wartością w 2023 roku (jedynie kwiecień wypadł nieco słabiej - 97,6) i stanowiąca najgłębszy punkt zapaści w produkcji plam po lipcu. Po raz pierwszy od pięciu miesięcy ilość nowych obszarów aktywnych obniżyła się na tyle, że uplasowała się w zakresie błędu oficjalnej prognozy.

Co więcej - utrzymywanie produkcji plam w zakresie błędu prognozy (wprawdzie w górnej granicy, ale jednak) zostało już utrzymane przez resztę roku i od październikowego dołka Słońce nie wyszło w produkcji plam poza margines błędu - tendencja jednak po ostatnich dwóch miesiącach jest ponownie zwyżkowa, więc niewykluczone, że od początku 2024 roku plam przybędzie znów na tyle, by nadwyżka względem prognozy stała się podobna do obserwowanej przez większość dotychczasowego przebiegu cyklu. Czy tak się stanie przekonamy się już w najbliższych tygodniach. Niestety pomimo okresów z wyższymi liczbami Wolfa w ostatnim kwartale, aktywność plamotwórcza uplasowała się na poziomach niezbyt imponujących, zwłaszcza na tle przełomu pierwszego i drugiego półrocza 2023 roku.

Po lewej: średnie miesięczne liczby Wolfa w roku 2023 - stan po IV kwartale. Oprac. własne. Po środku: suma obszarów aktywnych w poszczególnych latach 24. cyklu aktywności słonecznej i w pierwszych czterech latach 25. cyklu aktywności słonecznej - stan po roku 2023. W roku 2023 Słońce wyprodukowało 355 grup plam (258 w 2022, 125 w 2021 i 40 w 2020). Przyrost obszarów aktywnych względem roku poprzedniego nie był tak znaczący jak w ubiegłych latach, ale przekroczył już na obecnym etapie ilość nowych obszarów aktywnych w jakimkolwiek roku poprzedniego cyklu. Oprac. własne. Po prawej: najwyższa dzienna liczba Wolfa w trakcie IV kwartału wystąpiła 24 listopada i wyniosła R=184. Credit: SDO

Listopad zapewnił nam średnią R na poziomie 105,4 względem 90,6 w prognozie - jest więc pewien wzrost na tle października, choć jawi się on bardzo przeciętnie na tle poprzednich miesięcy. Domykający IV kwartał grudzień przyniósł średnią miesięczną liczbę Wolfa na poziomie 114,2 względem 93,2 w prognozie i dał tym samym wynik niemal poza zakresem jej błędu, będąc kontynuacją zwyżkowego trendu po listopadzie.

Pomimo niepokojącego nas obniżenia produkcji plam w trzecim i czwartym kwartale, wszystkie miesiące 2023 roku podtrzymały widoczny od niemal początku cyklu trend wyprzedzania oficjalnej prognozy i nawet najniższe miesięczne liczby Wolfa zaobserwowane w ostatnim czasie były wyższe od sugerowanych w prognozie. Co ważne, pomimo kilkukrotnego ocierania się o perspektywę oczyszczenia tarczy z regionów aktywnych, w roku 2023 nie zaobserwowaliśmy ani jednego dnia z pozbawioną plam tarczą słoneczną - jest to pierwsza taka sytuacja od 2015 roku. Najwyższa dzienna liczba Wolfa w IV kwartale 2023 roku przypadła 24 listopada i wyniosła 184, będąc niższą o 43 wobec najwyższej w roku 2023 z 11 lipca (227), która jest zarazem najwyższą jak dotąd w całym 25. cyklu słonecznym.

Od 1 stycznia do 31 grudnia 2023 roku Dzienna Gwiazda wyprodukowała 355 obszarów aktywnych. Jest to wzrost o ponad 37% względem roku 2022, czyli znacznie niższy przyrost, niż te obserwowane w roku 2022 względem 2021, gdy ilość plam została wręcz podwojona (ze 125 w 2021 na 258 regionów w 2022 oraz 3-krotny przyrost w roku 2021 względem 2020 z 40 obszarami aktywnymi). Łącznie do tej pory w 25. cyklu Słońce wyprodukowało 780 regionów aktywnych, w tym dwie grupy plam w grudniu 2019 roku stanowiącego początek cyklu po długim okresie stanu czystej tarczy. Jak co roku o tej porze przypomnę tylko, że nie są to wartości dokładne, a jedynie przybliżone - nie wiemy bowiem jak przebiegała aktywność plamotwócza po drugiej niewidocznej z Ziemi półkuli słonecznej. Jest wysoce prawdopodobne, że dochodzić mogło tam do formacji regionów aktywnych istniejących krótkotrwale, ponieważ takich przypadków nie brakowało i na widocznej z naszej perspektywy tarczy słonecznej. Powstawanie takich grup "z drugiej strony" Dziennej Gwiazdy mogło niejednokrotnie skutkować tym, że zanikały zanim wzeszły zza wschodniej krawędzi i w konsekwencji nie zostały zliczone, mimo, że faktycznie przez pewien czas istniały.

Rok 2023 stanowi pierwszy przypadek w publikowanych tu od wielu lat podsumowaniach kwartalnych, w którym ani razu przez cały rok nie pojawia się konieczność zamieszczania wykresów z ilością dni o zerowej liczbie Wolfa w skali miesięcznej czy kwartalnej - i tą dobrą nowiną możemy zamknąć kwestię aktywności plamotwóczej za rok ubiegły, mając uzasadnione oczekiwania co do tego by w roku 2024 taki stan z nieustannie widocznymi plamami został podtrzymany.

Po lewej: Postęp 25. cyklu aktywności słonecznej w szerokiej perspektywie z porównaniem do poprzedniego 24. cyklu - stan po IV kwartale 2023 roku. Credits: SWPC/NOAA. Po środku: Postęp 25. cyklu aktywności słonecznej w szczegółowym ujęciu wyłącznie bieżącego cyklu. Po raz pierwszy od początku 2021 roku przez cały kwartał warto te okazały się tak obniżone, że mieściły się w zakresie błędu prognozy. W przypadku grudnia 2023 wartość średniej miesięcznej liczby Wolfa była porównywalna z wartością sugerowaną na czas Słonecznego Maksimum w połowie dekady. Było to zarazem największe obniżenie aktywności plamotwórczej w skali całego roku. 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 czwartym kwartale zaobserwowaliśmy 45 rozbłysków klasy M - to aż o 62 rozbłyski mniej, niż przyniósł nam III kwartał oraz 2 rozbłyski klasy X (o 1 mniej, niż w poprzednim kwartale). 6 rozbłysków klasy M wystąpiło w październiku, 17 w listopadzie i 22 w grudniu. Oba kwartalne rozbłyski klasy X miały miejsce w grudniu i wystąpiły w obrębie tego samego regionu aktywnego w czasie jego dwóch rotacji - oznaczonego najpierw jako 3514 oraz 3536 po ponownym wzejściu na tarczę pod koniec roku. Każdorazowo w momencie wystąpienia stanowiły one nowy rekord w tym cyklu - 15 grudnia był to rozbłysk klasy X2.8, a 31 grudnia - klasy X5.0.

W przypadku zjawiska kończącego rok i stanowiącego istne sylwestrowe fajerwerki w skali astronomicznej, doszło także do najszybszej w 2023 erupcji koronalnego wyrzutu masy z półkuli słonecznej widocznej od strony Ziemi - początkowa prędkość uwolnienia CME przekroczyła nieznacznie 2000 km/sek. i gdyby takie zjawisko wystąpiło w momencie przechodzenia obszaru 3536 przez centrum tarczy słonecznej, osiągnęłoby Ziemię po mniej niż dobie przypuszczalnie będąc kolejnym już w tym roku solidnym kandydatem do pierwszej od 18 lat burzy magnetycznej kategorii G5. Ponieważ jednak doszło do niego na krawędzi ledwie kilka godzin po wzejściu regionu 3536 na tarczę, CME został uwolniony na wschód od linii Słońce-Ziemia nie dając szans na jakikolwiek rozwój aktywności geomagnetycznej.

Łącznie w roku 2023 doszło do 342 rozbłysków klasy M (178 w roku 2022) oraz 13 rozbłysków klasy X (7 w roku 2022). Pomijając dwa najbardziej energetyczne zjawiska z grudnia, znakomita większość rozbłysków przypadła na pierwszą połowę roku, zwłaszcza pierwszy kwartał. Aż 8 z 13 rozbłysków klasy X wystąpiło właśnie od stycznia do marca + 1 w czerwcu, co stanowi niemal 70% wszystkich takich zjawisk w 2023 roku, a spośród 342 rozbłysków klasy M - 190 przypadło na pierwszą połowę roku. Mamy więc wzrost liczby zjawisk umiarkowanie silnych mieszczących się w zakresie klasy M o ponad 92% na tle roku ubiegłego i o 75% wzrost liczby zjawisk najbardziej energetycznej klasy X.

Zapis danych wiatru słonecznego od 1 października do 31 grudnia 2023 r. W czwartym kwartale miało miejsce 11 burz magnetycznych, z czego 8 stanowiły burze słabej aktywności (G1), jedna umiarkowana (G2) i dwie silne (G3), z których pierwsza - z 5 listopada - miała potencjał dla solidnej kategorii G4 gdyby wartość parametru kierunku pola magnetycznego układała się bardziej korzystnie. Parametry magnetyczne wiatru słonecznego w wyniku uderzenia CME z 5 listopada były silniejsze od tych z najsilniejszej jak dotąd w tym cyklu burzy magnetycznej kategorii G4 z 23-24 kwietnia i po raz pierwszy od około 20 lat osiągnęły tak wysokie wartości: natężenie całkowite (Bt) rzędu 45nT nie wystąpiło ani razu podczas minionego cyklu słonecznego nawet w trakcie największych burz magnetycznych kategorii G4 z przesilenia letniego 2015 roku i z września 2017 roku. W efekcie tym razem jedynie częściowo współpracujący parametr Bz pozwolił na "tylko" silną burzę magnetyczną kategorii G3; podobnego pecha mieliśmy 1 grudnia gdy choć podobnej siły burza zaistniała to korzystne utrzymywanie Bt/Bz trwało tylko kilka godzin i do czasu zmroku nad Polską burza w ogromnej mierze wytraciła aktywność. Poza największymi zdarzeniami doszło do licznych burz słabej aktywności, które miały charakter krótkotrwały. Credit: DSCOVR/SWPC, oprac. własne.

Co ciekawe, zwłaszcza na tle faktu obniżonej w drugiej połowie roku aktywności plamotwórczej względem poprzednich miesięcy, w czwartym kwartale doszło do aż 11 burz magnetycznych, co jest najlepszym kwartalnym wynikiem w całym 2023 roku (po 7 burzach w I i 8 w II i III kwartale). Wśród tych 11 burz magnetycznych dwie okazały się silne (G3 - 05.11 i 01.12), jedna umiarkowana (G2 - 25.11), ale aż 8 z nich było słabymi osiągając jedynie kategorię G1. Przynajmniej podczas czterech z tych burz zorze polarne zostały zarejestrowane z terenu Polski; przypadek burzy kategorii G3 z 01.12 był niestety burzą krótkotrwałą, która zaistniała w godzinach dziennych i do zmierzchu znacząco osłabła pozwalając na nieliczne rejestracje subtelnych zórz widocznych fotograficznie podczas trwającej słabej aktywności burzy (G1) w ostatnim etapie jej istnienia.

Z kolei w skali rocznej statystyka wykazała pewną obniżkę. W roku 2023 wystąpiły 34 burze magnetyczne, co jest wynikiem o 5 gorszym, niż w roku 2022. Z drugiej strony dwie najsilniejsze jak dotąd burze tego cyklu przypadły w roku 2023, w zaledwie miesięcznym (dokładnie co do dnia) odstępie - 23 marca i 23 kwietnia. Ciężka burza magnetyczna kategorii G4 z 23 marca była pierwszą tak aktywną burzą od rozpoczęcia 25. cyklu słonecznego, z kolei jej powtórka miesiąc później stanowiła najsilniejsze wówczas wzburzenie parametrów magnetycznych wiatru słonecznego od siedmiu lat, pozwalając szczęśliwcom wśród polskich obserwatorów na ujrzenie zórz polarnych nie tylko w postaci wału i słupów nad północnym horyzontem, ale zajmujących znaczną większość powierzchni nieba, stając się rejestrowalnymi w zenicie i nawet po jego przekroczeniu - wysoko na już południowej połowie firmamentu.

Druga połowa roku - choć tak okazałymi wydarzeniami z zakresu pogody kosmicznej poszczycić się nie mogła, zamiennie przyniosła więcej wzrostów aktywności geomagnetycznej, niż I i II kwartał razem wzięte, mimo, że dominowały zjawiska o słabej sile i zasięgu. O mały włos mogliśmy jednak odnotować kolejną ciężką burzę kategorii G4, kiedy 5 listopada w efekcie uderzenia koronalnego wyrzutu masy natężenie pola magnetycznego wiatru słonecznego (Bt) napływającego na Ziemię wzrosło do 45nT, co stanowiło o 11nT silniejsze natężenie, niż podczas burzy G4 z 23-24 kwietnia - niestety tym razem równie imponująca wartość dotyczyła odchylenia kierunku pola (Bz) ku północy, co stanowiło w tym momencie całkowite zablokowanie potencjału skrywanego przez wiatr. Później został on częściowo odblokowany umożliwiając zaistnienie silnej burzy magnetycznej kategorii G3, przy Bt między 20 a 26nT i stabilnie południowym kierunku Bz rzędu -16 do -20nT. Wartość natężenia pola magnetycznego wiatru słonecznego z 5 listopada 2023 roku jest najwyższą jak dotąd w 25. cyklu słonecznym i stanowi jedyną w tym cyklu sytuację, gdy parametr ten przekracza 40nT - mogło więc wówczas zadziać się o wiele więcej, niż faktycznie działo, ale jedynie częściowo "współpracujący" parametr skierowania pola magnetycznego sporą część dostępnego potencjału zablokował.

Łącznie w roku 2023 mieliśmy dwie ciężkie burze magnetyczne kategorii G4, 5 silnych kategorii G3, 7 umiarkowanych kategorii G2 i 20 słabych kategorii G1. Oznacza to również, że na przełamanie trwającej od września 2005 roku ciszy w zjawiskach ekstremalnych nadal czekamy, ale obserwując poczynania Słońca w roku 2023 - i nawet uwzględniając pecha jakiego dotąd miewamy przy rozmijaniu się najpotężniejszych erupcji z Ziemią, nie powinno dziwić jeśli w którymś momencie bieżącego cyklu słonecznego doczekamy się burzy magnetycznej kategorii G5 o największym zasięgu zorzy polarnej od blisko dwóch dekad.

PODSUMOWANIE I PROGNOZA

Jak widzimy, w drugiej połowie roku 2023 Słońce powróciło z nami do zabawy w kotka i myszkę. Kiedy przez przeważającą część dotychczasowego przebiegu 25. cyklu pokazywało ono jednoznacznie optymistyczną tendencję pozwalając pesymistyczne oczekiwania z 2019 i 2020 roku zastąpić w roku 2021 umiarkowanie dobrymi, a te - po roku 2022 porzucić na rzecz jeszcze bardziej zachęcających, tak w zakończonym roku ten atrakcyjny trend został doprawiony łyżką dziegciu wprowadzającą wiele znaków zapytania. Przed dwunastoma miesiącami pisałem, że rok 2023 powinien być tym pierwszym, w którym nie dojdzie już do oczyszczenia tarczy słonecznej z plam - brawa zatem dla naszej Dziennej Gwiazdy, że sprostała takim oczekiwaniom.

Z drugiej strony po raz kolejny Słońce pokazało nam jak niezbadaną wciąż jest gwiazdą i jak bardzo zgubne może być wieszczenie czegokolwiek nawet z perspektywy dwu czy trzyletniej obserwacji konkretnego trendu, która mogłaby się wydawać perspektywą w miarę bezpieczną dla niewybiegających zbytnio w dal przewidywań. Po kilkudziesięciu miesiącach zwyżkującej aktywności plamotwórczej i tak wyraźnego przekraczania oczekiwań, że nawet zakres błędu oficjalnej prognozy nie sugerował tak optymistycznego przebiegu (niemal nieustannie od grudnia 2021), w ostatnim kwartale powróciliśmy w miesięcznych liczbach Wolfa do widełek +/- oficjalnej prognozy, w październiku 2023 wręcz niebezpiecznie zbliżając się ściśle do wartości przewidywanych na tym etapie cyklu.

Wprawdzie całościowo w dalszym ciągu cykl przebiega znacznie aktywniej, niż było to modelowane, ale po tym czego doświadczyliśmy w III i IV kwartale domkniętego roku - perspektywa znacznie wyższej aktywności Dziennej Gwiazdy dającej coś w rodzaju mniejszego bliźniaka 23. cyklu wydaje się być dziś bardziej odległa od przypuszczeń, że bieżący cykl pomimo przewagi nad poprzednikiem, w całokształcie okaże się i tak poniżej przeciętnej.

Wiele zależy od tego, na ile z perspektywy kolejnych 2-3 lat okaże się istotny trend zapoczątkowany po lipcu 2023 - czy okaże się on chwilowym "wypadkiem przy pracy", odpoczynkiem w drodze do Słonecznego Maksimum, które jednak zachwyci nas w stylu jakiego można by oczekiwać po bardzo zwyżkującej tendencji z pierwszych trzech lat fazy wzrostowej cyklu, czy jednak znacznie złagodzi on na nadchodzącej osi czasu ilości plam dając w efekcie niewiele ciekawszy przebieg cyklu od najsłabszego od 100 lat poprzednika - lub co gorsza - czy szczyt nie minął, a okresowe wzrosty produkcji plam po lipcu 2023 okażą się jedynie przerywnikami w ramach fazy spadkowej ku następnemu minimum. Więcej takich rozważań oraz o przesłankach mogących świadczyć za lub przeciw konkretnej hipotezie możecie przeczytać w tekście dotyczącym zaktualizowanej oficjalnej prognozy z października 2023 roku.

Bez względu na to czy szczyt cyklu minął, czy nadejdzie w roku 2024 czy planowo zgodnie z pierwotną prognozą w połowie 2025 roku - wiele okresów roku 2023 śmiało mogłoby zyskać etykietę godną Słonecznego Maksimum - przynajmniej w skali mikro. Praktycznie cały I kwartał - z aż 7 rozbłyskami klasy X, siedmioma burzami magnetycznymi w tym jedną ciężką kategorii G4, czy wysoka aktywność plamotwórcza w czerwcu i lipcu - ze średnimi miesięcznymi liczbami Wolfa na poziomie około 160 i dziennymi do 227 stanowiącymi największe ilości plam od września 2002 roku - to coś, co nawet jeśli nie było realnym szczytem tego cyklu z pewnością stanowić będzie bardzo pozytywne i znaczące wspomnienie w ramach okresu fazy wzrostowej. Pomimo uspokojenia w produkcji plam w drugiej połowie 2023 roku Słońce nadal przewyższa oczekiwania i wyprzedza predykcję - grudzień 2023 stanowi 39. z rzędu miesiąc wyższej średniej miesięcznej liczby Wolfa na tle oficjalnej prognozy i trendu tego nie zaburzyły nawet kilkukrotnie mające miejsce w 2023 roku okresy stanu niemal czystej tarczy z jednym lub dwoma obszarami aktywnymi i dziennymi liczbami Wolfa poniżej 30.

Obserwowane od kilkunastu tygodni odbicie od październikowego dołka daje też nadzieję, że zmniejszenie aktywności w ostatnich miesiącach było jedynie krótkotrwałym przerywnikiem - zarówno listopad jak i grudzień 2023 przyniosły każdorazowo większe ilości plam, pod koniec roku już nieomal wykraczające jak dawniej poza widełki zakresu błędu prognozy z tej lepszej, nadwyżkowej strony. Możemy więc mimo wszystko spoglądać w nadchodzący rok z nadzieją, że Słoneczne Maksimum jest u progu naszych drzwi i liczba wydarzeń z tym związanych - efektownych w obserwacjach grup plam, spektakularnych rozbłysków, koronalnych wyrzutów masy i barwnych świateł na północnym niebie będzie jeszcze wyższa, niż w zakończonym roku. Tego wszystkim z Was spragnionym pięknych zórz polarnych jak i sobie życzę - wszak skoro wejście w 2024 rok Słońce postanowiło uczcić najsilniejszym od ponad siedmiu lat rozbłyskiem to miejmy nadzieję, że był to godny zwiastun roku Słonecznego Maksimum; że czerwiec i lipiec 2023 były tylko pewnym krokiem milowym w drodze do najwyższej aktywności słonecznej w tej dekadzie - i że pięknie dopiero będzie.

Powiązane:

Nowa prognoza 25. cyklu aktywności słonecznej i rozważania na jakim etapie cyklu jesteśmy

Prognoza 25. cyklu aktywności słonecznej (grudzień 2019)

Postęp 25. cyklu aktywności słonecznej: stan po III 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.