Postęp 25. cyklu aktywności słonecznej: stan po I kwartale 2024 roku

Za nami pierwszy kwartał 2024 roku, zatem przychodzi pora na kolejne podsumowanie postępu 25. cyklu aktywności słonecznej. Jak prezentowała się aktywność plamotwórcza Dziennej Gwiazdy? Kiedy i o jakiej skali burzowej pogody kosmicznej doświadczyliśmy? Które z wydarzeń domagają się szczególnego upamiętnienia za ten okres? Przede wszystkim jednak - czy pierwsze miesiące potencjalnego roku Słonecznego Maksimum rzeczywiście były tym, co ze szczytem cyklu słonecznego może być utożsamiane? Pora się przekonać.

Zaczniemy jak zwykle od spojrzenia na aktywność plamotwórczą. W styczniu 2024 roku średnia miesięczna liczba Wolfa wyniosła 123 wobec prognozowanej 95,3. Miesiąc ten był trzecim z rzędu podtrzymującym zwyżkową tendencję od czasu głębokiego październikowego w 2023 roku dołka i blisko o 28 wyższą od spodziewanej w tym miesiącu w oficjalnej prognozie NASA/NOAA z początku tego cyklu. Miesięczny poziom promieniowania radiowego rejestrowanego na długości 10,7 cm (2800 MHz) wyniósł w styczniu 163,9 s.f.u. (jednostek strumienia słonecznego). Wartość to ani szczególnie wysoka na tle poprzednich miesięcy, ani nie będąca równie wyraźnym spadkiem jak w przypadku produkcji plam na tle II i III kwartału 2023 roku. W pierwszym miesiącu roku przypadła też najwyższa w kwartale dzienna liczba Wolfa wynosząca 191 i mająca miejsce 13 stycznia.

  

Po lewej: średnie miesięczne liczby Wolfa w roku 2024 - stan po I kwartale. Oprac. własne. Po środku: kwartalne sumy dni z R=0 w ostatnich latach - stan po I kwartale 2024 roku. Oprac. własne. Po prawej: najwyższa dzienna liczba Wolfa w trakcie I kwartału wystąpiła 13 stycznia i wyniosła 191. Najwyższą dzienną liczbą Wolfa bieżącego cyklu jest R=247 z 18.04.2024 r. Credit: SDO

Luty, najkrótszy miesiąc roku - choć tym razem dłuższy o dodatkowy 29. dzień z racji roku przestępnego - dał nam średnią miesięczną liczbę Wolfa na poziomie 124,7 w stosunku do 97,3 prognozowanej na ten czas. Ponownie o blisko 28 jest tu widoczna nadwyżka, choć skala odbijania w górę nie jest już tak wyraźna na tle poprzedniego miesiąca - uśredniona R była wszak o włos wyższa od styczniowej. Nie zmienia to jednak faktu, że luty 2024 był czwartym miesiącem utrzymującym rosnącą produkcję plam po załamaniu z października 2023 i podobnie jak styczeń 2024 wykraczał nieznacznie poza górny margines błędu oficjalnej prognozy. Normalnie bardzo by nas to cieszyło, ale mając w pamięci produkcję plam z czerwca i lipca 2023 trudno tu zachowywać niezachwiany optymizm. Poziom promieniowania radiowego na długości 10,7 cm wyniósł w lutym 173,28 s.f.u. i stanowił trzecią najwyższą wartość w tym cyklu słonecznym, po styczniu 2023 i czerwcu 2023 roku (odpowiednio 182,47 s.f.u. i 177,53 s.f.u.) - nie mała w tym zasługa bardzo wyraźnego wzrostu aktywności rozbłyskowej, który był jednym z najciekawszych okresów dla krótkofalowców i miłośników obserwacji radiowej aktywności naszej gwiazdy. Miesiąc ten przyniósł też najniższą dzienną liczbę Wolfa w I kwartale wynoszącą jedynie 45 i zachodzącą 21 lutego. 

Marzec 2024 przerwał korzystny od czterech miesięcy trend i przyniósł ponowne załamanie produkcji plam dając średnią miesięczną liczbę Wolfa na poziomie 104,9, która choć wyższa od tej z października 2023 - jest zarazem wartością tak niską na obecnym etapie cyklu, że najbardziej zbliżającą obserwowaną aktywność plamotwórczą do poziomu prognozowanej od czasu sierpnia 2021 roku (drugi poniższy wykres). Oficjalna predykcja szacowała na ten miesiąc średnią R na poziomie 99,3, widzimy zatem, że realna aktywność plamotwórcza była tylko odrobinę wyższa od prognozowanej. W marcu aktywność radiowa na długości 10,7 cm wyniosła 155,19 s.f.u., co stanowiło najniższą wartość w kwartale i niemal tożsamą z wartością za wrzesień 2023 roku (155,74).

Przez dwie trzecie I kwartału produkcja plam utrzymywała się na poziomie przekraczającym zakres błędu prognozy, ale ponowne osłabienie ich formowania w marcu przekreśla myślenie o tym, że po dołku z III kwartału roku ubiegłego będziemy obserwować już jedynie zwyżkową tendencję aż do nadejścia realnego szczytu. W obecnej sytuacji zdaje się rosnąć prawdopodobieństwo scenariusza zakładającego przechodzenie przez kilku-kilkunastomiesięczny dołek rozdzielający dwa maksima cyklu, z czego pierwsze przypadłoby na przełom I i II półrocza 2023 roku, a drugie miałoby nadejść w przeciągu jednego-dwóch lat.

  

Po lewej: postęp 25. cyklu aktywności słonecznej w szerokiej perspektywie z porównaniem do poprzedniego 24. cyklu - stan po I kwartale 2024 roku. Credit: SWPC/NOAA. Po środku: postęp 25. cyklu aktywności słonecznej w szczegółowym ujęciu wyłącznie bieżącego cyklu. Pomimo przekraczania marginesu błędu od górnej granicy w styczniu i lutym, obniżenie produkcji plam w marcu zbliżyło nas do oficjalnej prognozy na największą skalę od sierpnia 2021 roku. To wciąż zauważalnie wyższa produkcja plam, ale niebezpiecznie zbliżająca nas do oficjalnej predykcji - niebezpiecznie, bo przewidującej w maksimum cykl tylko niewiele wyraźniejszy od poprzedniego. 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

Jednocześnie I kwartał 2024 roku przyniósł nam najlepiej rozbudowane grupy plam od początku tego cyklu i co ciekawe - było takich przykładów kilka. Co jeszcze bardziej zdumiewające - wiele z nich przemierzało wysokie szerokości heliograficzne w znacznym oddaleniu od słonecznego równika. Na uwagę w tym względzie zasługuje przede wszystkim region aktywny 3590 (widoczny także w drugim przejściu przez tarczę z numeracją 3614) który będąc znakomicie rozbudowaną grupą plam przebywał bardzo daleko od równika na północnej półkuli słonecznej, w przeciwieństwie do regionu 3615 bliskiego równikowi, dzięki czemu ten drugi stał się obszarem typowym pod względem rozbudowanej powierzchni i pozycji dla okresów słonecznych maksimów.

Wyjątkowy AR3615 to jednak za mało by jednoznacznie przesądzać fakt nadejścia szczytu, tym bardziej, że znaczna większość grup, także właśnie dobrze rozbudowanych przemierzała szerokości bardzo wysokie i przez to dalekie od typowych dla maksimum cyklu. Wspomniany region 3590 w trakcie pierwszego przejścia przez tarczę w drugiej połowie lutego osiągnął w maksimum aż 1600 milionowych powierzchni (około 4864 milionów km2) stając się najlepiej rozbudowaną grupą plam od początku 25. cyklu słonecznego (liczonego od grudnia 2019 roku). Tak duża powierzchnia regionu 3590 uczyniła go widocznym gołym okiem (bez dodatkowej optyki) jedynie przez sam filtr słoneczny ND-5 czy okulary zaćmieniowe na bazie takiego filtra.

W I kwartale doszło do 127 rozbłysków klasy M i 7 rozbłysków klasy X. 31 z rozbłysków klasy M przypadło na styczeń, 45 na luty i 51 na marzec. Spośród rozbłysków klasy X - 5 przypadło na luty, a 2 na marzec. Był to jak dotąd najaktywniejszy pod względem aktywności rozbłyskowej kwartał 25. cyklu słonecznego: suma zjawisk plasujących się w klasie M/X jako przedziałach istotnych z punktu widzenia wpływu na aktywność geomagnetyczną wyniosła 134. Dotychczas najaktywniejszy rozbłyskowo był I kwartał 2023 roku (114 rozbłysków, w tym 107 klasy M i 7 klasy X). Widzimy zatem, że po roku powtórzyła się sytuacja z ilością zjawisk najwyższej energii, ale suma zjawisk umiarkowanie silnych klasy M - teraz była wyższa o 20.

Dodatkowo w I kwartale 2024 odnotowaliśmy najwyższą w tym cyklu aktywność rozbłyskową w skali dziennej i to w obu wymiarach: zarówno jako rekordową ilość rozbłysków klasy M oraz klasy X w ciągu 24 godzin. W sobotę 23 marca doszło bowiem do aż 14 rozbłysków klasy M, z kolei w okresie 21-22 lutego w ciągu mniej, niż 24 godzin doszło do aż trzech rozbłysków klasy X: kolejno X1.8, X1.7 oraz X6.3, który stał się nowym rekordzistą 25. cyklu. Była to pierwsza taka sytuacja od 10-11 czerwca 2014 roku. Wszystkie te zjawiska najwyższej energii powstały we wspomnianym wyżej największym w cyklu obszarze aktywnym 3590. Z kolei rekordowa w ciągu dnia ilość 14 rozbłysków klasy M 23 marca była efektem aktywności w także wspomnianym już regionie 3615 o strukturze i pozycji bardzo typowej dla okresów maksymalnej aktywności słonecznej w danym cyklu.

Taka wysoka aktywność rozbłyskowa w I kwartale 2024, zwłaszcza w zakresie klasy M stanowi ciekawy punkt do odnotowania w statystyce, ponieważ jest równowartością aż 37% sumy wszystkich rozbłysków klasy M za cały rok ubiegły. Utrzymanie takiego poziomu aktywności przez pozostałe 3 kwartały dałoby w efekcie roczną sumę powyżej 500, jaka stanowić mogłaby 150% wartości za rok 2023. Czy tak się stanie trudno przesądzać po jednym kwartale, ale zarazem trudno odmawiać takiej zdolności Dziennej Gwieździe, zwłaszcza, jeśli uzmysłowimy sobie okoliczność, że taką jak wyżej ilość rozbłysków klasy M/X odnotowaliśmy pomimo kilku okresów bardzo niskich dziennych liczb Wolfa i stanów z bardzo mierną ilością dostrzegalnych plam.

I 2024

M - 127 | X - 7

G4 - 1 | G2 - 2 | G1 - 1

I - 31/0

II - 45/5

III - 51/2

Należy też w tym rozdziale wyodrębnić epizod niezwykle intensywnej aktywności regionu 3575 w drugiej dekadzie lutego. Był on sprawcą pierwszego w 2024 roku rozbłysku klasy X - konkretnie X3.3 z 9 lutego, ale wyprodukował go będąc już na zachodniej krawędzi tarczy słonecznej. Zjawisku towarzyszył bardzo energetycznie uwolniony koronalny wyrzut masy, choć z uwagi na umiejscowienie regionu 3575 materia nie miała szansy wpłynąć na aktywność geomagnetyczną: skończyło się jedynie na umiarkowanej burzy radiacyjnej poziomu S2. To co jest jednak konieczne do odnotowania to wspomniany okres wysokiej aktywności słonecznej zachodzącej w tym regionie podczas przemierzania niewidocznej z ziemskiej perspektywy części powierzchni Słońca na początku drugiej dekady lutego.

Przez kilka kolejnych dni, niemal codziennie koronografy LASCO rejestrowały koronalne wyrzuty masy uwalniane każdorazowo z ogromną prędkością około lub powyżej 2000 km/sek. wskazującą na dotarcie tych CME na odległość 1 AU w przeciągu mniej, niż 1 doby od uwolnienia. Gdyby tak imponujące pod względem prędkości erupcje zachodziły podczas wędrówki regionu 3575 przez wystawioną ku Ziemi tarczę słoneczną - czyli o około 14 dni szybciej - nie jeden, ale każdy z tych kilku CME miałby potencjał powodowania burz magnetycznych kategorii G5, a ponieważ okresy dzielące uwolnienie jednego CME od następnego były mniej, niż 24 godzinne - erupcje te uderzałyby w nas jedna po drugiej co kilkanaście godzin przypuszczalnie przedłużając ekstremalną aktywność geomagnetyczną na kilka dni. Możliwe zatem, że wraz z zejściem regionu 3575 z tarczy, o mały włos umknął nam okres niezwykle agresywnego humoru Słońca, jaki miałby szansę stać się najbardziej intensywnym epizodem w całym 25. cyklu aktywności słonecznej.

Dzienna Gwiazda nie zostawiła nas jednak z pustymi rękoma. Pomimo, że największe potencjalne wydarzenia pogody kosmicznej minęły Ziemię, I kwartał 2024 roku i tak pozwolił nam doświadczyć 5 burz magnetycznych: dwukrotnie były to burze słabej kategorii G1 (17 i 23 marca), dwukrotnie umiarkowanej kategorii G2 (3 marca i 23 marca) oraz jednorazowo ciężka burza kategorii G4 (24 marca). Ta ostatnia, stanowiąca zarazem najsilniejszą w I kwartale, wypadła dokładnie rok po pierwszej tak aktywnej burzy w bieżącym cyklu i stanowiła trzeci przypadek niemal najwyższego wzburzenia aktywności geomagnetycznej w tym cyklu. Jednocześnie zapisała się ona jako najkrótsza burza kategorii G4 w najnowszej historii - zakończyła się po zaledwie 9 godzinach, z czego maksymalne zaburzenia ograniczyły się do 3 godzin tuż przed zmrokiem nad Polską. Była jednak wywołana najszybszym koronalnym wyrzutem masy uderzającym w Ziemię od czasu CME z września 2017 roku - silny impakt odnotowaliśmy w około 38,5 godziny od uwolnienia.

Zapis danych wiatru słonecznego od  1 stycznia do 31 marca 2024 r. Uderzający brak aktywności geomagnetycznej przez większość kwartału i rozruszanie się w temacie burzowej pogody kosmicznej dopiero w marcu, w tygodniach bliskich wiosennej równonocy. Przez większość I kwartału na Ziemię nie napływały żadne poważniejsze porcje wiatru słonecznego o silniejszym polu magnetycznym, wyższej prędkości czy gęstości. Największy skok parametrów od początku roku wystąpił dopiero 3 marca, kiedy to w trackie burzy magnetycznej kategorii G2 zorze polarne po raz pierwszy w tym roku dotarły nad umiarkowane szerokości geograficzne, w tym Polskę. Kolejne okresy słabej aktywności geomagnetycznej wystąpiły jeszcze około połowy marca, zaś zwieńczeniem kwartału było trzecie najpoważniejsze wzburzenie aktywności geomagnetycznej w tym cyklu słonecznym podczas burzy magnetycznej kategorii G4, z widocznym nasileniem pola magnetycznego wiatru słonecznego do 34nT, południowym odbiciem kierunku (Bz) do -27nT uruchamiającym silną aktywność zórz po niskie szerokości geograficzne oraz zmianę najwyraźniejszą w całym tym kwartalnym zestawieniu - skok prędkości napływającego na Ziemię wiatru słonecznego do ponad 800, a w maksimum burzy blisko 890 km/sek. Zmiany pola magnetycznego w trakcie tej burzy były jednak krótkotrwałe i całe wydarzenie zakończyło się po zaledwie 9 godzinach od uderzenia koronalnego wyrzutu masy, jaki dotarł do nas w najkrótszym czasie od siedmiu lat. Credit: DSCOVR/ACE/SWPC, oprac. własne.

Pomimo ciężkiej burzy magnetycznej kategorii G4 z 24 marca, zakończony kwartał okazał się najspokojniejszym w aktywności geomagnetycznej od czasu III kwartału 2021 roku z czterema burzami. Stanowi to bardzo uderzający kontrast w stosunku do najwyższej jak dotąd w tym cyklu aktywności rozbłyskowej w ujęciu kwartalnym i zarazem pokazuje jak niewielka ilość rozbłysków miała przełożenie na wzburzanie pogody kosmicznej. Można zaryzykować tezę, że - poza wyjątkami - gdyby nie licznie formujące się protuberancje ulegające od czasu do czasu rozerwaniu i erupcjom powiązanym z emisją CME - okresy aktywności geomagnetycznej prawie zupełnie byłyby niewidziane. Takie zdarzenia mają zwykle znacznie mniejszy potencjał dla powodowania solidnych burz magnetycznych w porównaniu z uderzającymi z impetem koronalnymi wyrzutami masy, ale wysoka frekwencja takich struktur w I kwartale może być traktowana za dobry zwiastun na nadchodzące miesiące i przyjemną alternatywę w razie braku dobrze rozbudowanych plam i zjawisk im towarzyszących.

PODSUMOWANIE i PROGNOZA

Niestety przebieg I kwartału 2024 roku nie przybliżył nas do odpowiedzi na pytanie czy Słoneczne Maksimum rzeczywiście bezpowrotnie minęło, czy dopiero nadchodzi jako pojedynczy pik czy też szykuje się drugi szczyt po obecnym głębszym uśpieniu między obojgiem maksimów. Zupełna mieszanka wydarzeń jakie obserwowaliśmy w pierwszych trzech miesiącach tego roku stanowi bardzo wyraźny kontrast wobec I kwartału roku ubiegłego, który wraz z drugim kwartałem 2023 stanowić mógłby dobry przykład maksimum cyklu przynajmniej "w skali mikro".

W tym roku I kwartał to istny rollercoaster, który pozwolił nam doświadczyć wszystkiego: od najszybszego od kilku lat wyrzutu koronalnego docierającego do Ziemi w zaledwie 38,5 godziny i wywołującego natychmiastową ciężką burzę magnetyczną kategorii G4 z zorzami polarnymi schodzącymi do 35. równoleżnika niskich szerokości geograficznych, poprzez największe w tym cyklu słonecznym grupy plam widoczne okiem nieuzbrojonym przez sam filtr, potrafiące w ciągu jednej doby wygenerować trzy rozbłyski klasy X czy 14 rozbłysków klasy M aż po dzienne liczby Wolfa spadające poniżej 50 i przynoszące zwiększone ryzyko oczyszczenia tarczy z plam słonecznych, jakie przez moment wisiało nad nami krótko po niedawnej burzy G4. Żadnej stałości, regularności czy jednostajnej tendencji w produkcji plam, zjawisk im towarzyszących, za to mnóstwo fluktuacji i wahań, które z jednej strony nie są niczym niezwykłym w przebiegu cyklu słonecznego, ale z drugiej w niczym nie ułatwiają poczynienia wiarygodnej hipotezy odnośnie momentu cyklu, w jakim możemy się znajdować, zwłaszcza gdy występują w kilka miesięcy po okresie najwyższej produkcji plam od 20 lat.

Najnowsza aktualizacja w testowej prognozie NOAA/SWPC po I kwartale i wydana zaraz na początku kwietnia 2024 roku umiejscawia nadejście Słonecznego Maksimum pomiędzy kwietniem 2024 a lutym 2025, co stanowi zawężenie interwału spodziewanej najwyższej w tym cyklu aktywności o dwa miesiące względem predykcji z marca, ze średnią miesięczną liczbą Wolfa na poziomie 148 w zakresie błędu od 134 do 162. Są to w dalszym ciągu wartości zauważalnie wyższe względem obu szczytów poprzedniego 24. cyklu słonecznego, ale zarazem bardzo dalekie od przypuszczeń, jakoby bieżący cykl miał się okazać jednym z intensywniejszych, np. za wspomnianą przed paroma laty teorią McIntosha-Leamona. Od pewnego czasu jest ona złagodzona i obecnie jej twórcy nie wieszczą już aż tak silnego cyklu, ale nadal solidniejszy od najnowszych oficjalnych predykcji. Urzeczywistnienie wariantu sugerowanego przez NOAA/SWPC uczyniłoby trwający cykl bardzo średnim, który nie grozi równie głębokimi okresami wyciszenia jak w cyklu poprzednim, ale też nie pretenduje do okresów tak wzmożonej aktywności, jaką nasza gwiazda potrafiła się popisywać w cyklach poprzedzających najsłabszy od stulecia 24. cykl słoneczny.

I chociaż wiele kart leżących na stole wciąż pozostaje nieodkrytych, trudno nie zauważyć, że pierwsze trzy miesiące 2024 roku zdecydowanie bardziej uwiarygadniają prognozy oficjalne lub tylko niewiele od nich odbiegające, mieszczące się w marginesie błędu tej predykcji, aniżeli sugerujące cykl znacznie intensywniejszy mający się stać czymś w rodzaju mniejszego bliźniaka 23. cyklu - dlatego miejmy nadzieję, że najwyższą aktywność plamotwórczą, a w konsekwencji rozbłyskową i geomagnetyczną - Słońce wciąż trzyma w swoim rękawie i uraczy nas nią w najbliższych kilku-kilkunastu miesiącach. Zawężenie okresu spodziewanego maksimum przez oficjalną prognozę cieszy jak każde większe sprecyzowanie, ale niekoniecznie musi to oznaczać słuszność takich przewidywań. Pierwsze trzy miesiące 2024 roku pomimo kilku okresów naszej wzmożonej ekscytacji nie wypadły najlepiej, zwłaszcza w ilości okresów aktywnych geomagnetycznie, ale nie może to przechylać szali zwycięstwa na rzecz jednej czy drugiej hipotezy w kwestii etapu cyklu jaki teraz osiągamy, wszak pojedynczy kwartał to zbyt krótki okres aby cokolwiek przesądzać.

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 IV 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.