Słońce jest zarówno głównym źródłem życia, jak i największym dla niego zagrożeniem. Z jednej strony gwiazda przekształca w ciągu sekundy cztery miliony ton materii w energię, która jest głównym źródłem światła i ciepła. Z drugiej strony jest źródłem potężnych emisji, które powodują silne zakłócenia na Ziemi i w jej pobliżu.
Burze magnetyczne i zorze polarne to nic innego jak konsekwencja anomalii zachodzących na luminarzu słońca. Na szczęście dzisiaj naukowcy nauczyli się przewidywać te objawy, a ludzkość jako całość już wie, jak zneutralizować ich negatywny wpływ.
Jednocześnie niektóre procesy zachodzące na Słońcu budzą niepokój specjalistów. Eksperci na całym świecie stwierdzają bezprecedensowy spadek aktywności słonecznej i przewidują nadejście nowej epoki lodowcowej – piątej w ciągu ostatnich 400 tysięcy lat.
Tajemnica cykli słonecznych.
Wiele z tego, co dzieje się na Słońcu, a co za tym idzie na całym Układzie Słonecznym, zależy od stanu pola magnetycznego gwiazdy. Jego amplituda i konfiguracja przestrzenna ulegają ciągłym zmianom, co wraz z powstawaniem i zanikaniem innych silnych pól w atmosferze prowadzi do przemiany promieniowania falowego ciała niebieskiego i natężenia strumieni ciałek – cząstek gazu słonecznego w stan plazmy. Zmienia się również liczba plam – stosunkowo zimnych obszarów w jego fotosferze – na powierzchni Słońca.
Wieloletnie badania wykazały, że aktywność gwiazdy związana z pojawieniem się plam ma strukturę cykliczną. Naukowcy różnie oceniają czas trwania cykli – do sześciu tysięcy lat, ale najczęściej wyróżniają trzy okresy: cykle 11-letnie, 90-letnie i 300-400-letnie.
Najkrótszy z nich jest wyraźniejszy i wiąże się ze zmianami kierunku głównej składowej pola magnetycznego gwiazdy. Okres ten charakteryzuje się dość gwałtownym – od około czterech lat – wzrostem liczby plam słonecznych i jej późniejszym spadkiem, który trwa około siedmiu lat. Jednocześnie ocena długości cyklu 11 lat jest średnią, w niektórych przypadkach może trwać od 9 do 14 lat.
90-letnia zmienność jest związana z okresowym spadkiem liczby plam słonecznych o 25-50 procent w cyklach 11-letnich. Interwały 300-400-letnie całkowicie charakteryzują się występowaniem długich, do kilkudziesięciu lat, okresów, w których na Słońcu pojawia się bardzo mało plam. Ostatni taki okres odnotowano całkiem niedawno – w 2017 roku. A najsłynniejszy – minimum Maundera – trwał od około 1645 do 1715 roku i zbiegł się w czasie z najzimniejszą fazą ochłodzenia klimatu – Małą Epoką Lodowcową.
Jak cykliczne ruchy Słońca wpływają na Ziemię.
Naukowcy od dawna mają pewne poglądy, że aktywność gwiazdy wpływa na klimat – zarówno kosmiczny, jak i ziemski. Kiedy na Słońcu jest wiele plam słonecznych, zwiększa się prawdopodobieństwo ponownego połączenia linii magnetycznych o różnych polaryzacjach. Widocznym efektem tego procesu są odblaski charakteryzujące się wybuchowym wyzwoleniem energii. Ten wybuch promieniowania docierający do Ziemi powoduje silne zakłócenia w jej polu magnetycznym, zakłóca działanie satelitów i zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia zorzy polarnej na niskich szerokościach geograficznych.
Jonosfera planety podlega również fluktuacjom aktywności słonecznej, co objawia się zmianą propagacji krótkich fal radiowych. Wpływa również na procesy chemiczne zachodzące w ziemskiej atmosferze, ponieważ wpływa na intensywność galaktycznych strumieni promieniowania kosmicznego.
Co więcej, obecnie wiadomo, że zmiana całkowitej wartości promieniowania elektromagnetycznego Słońca tylko o jeden procent może pociągać za sobą zauważalną zmianę rozkładu temperatury i prądów powietrza na Ziemi. Wzrost przepływu cząstek prowadzi do tego, że ciepłe prądy z południa pędzą z jeszcze większą energią na północne szerokości geograficzne, a zimne, niosące arktyczne powietrze, wnikają głębiej na południe.
Czy powinniśmy spodziewać się nowej epoki lodowcową?
Każde minimum słoneczne tradycyjnie budzi obawy co do możliwego nadejścia kolejnego globalnego ochłodzenia, podobnego do obserwowanego na przełomie XVII i XVIII wieku. Podczas małej epoki lodowcowej średnie globalne temperatury spadły o jeden do dwóch stopni Celsjusza, śnieg zalegał na niektórych równinach przez cały rok, a Grenlandia była pokryta lodowcami. Ponadto wody Tamizy i Dunaju były zamarznięte, a Moskwa co sześć miesięcy była pokryta lodem.
Jednak w przypadku takich kataklizmów zwykły spadek aktywności słonecznej nie wystarczy; potrzebne jest znaczne odchylenie. Gwałtowny spadek, zdaniem międzynarodowej grupy naukowców, może nastąpić w latach 2030-2040. Do takiego wniosku doszli eksperci po analizie promieniowania słonecznego w cyklach 1982-2002. Uzyskane przez nich dane umożliwiły wyprowadzenie analitycznych wzorów, które można wykorzystać do przewidywania zachowania gwiazdy w okresie od 1200 do 3200.
„Jeśli istniejące teorie na temat wpływu aktywności słonecznej na klimat są poprawne, to to minimum doprowadzi do znacznego ochłodzenia, podobnego do tego, które miało miejsce podczas minimum Maundera. Wobec tego, że nasze przyszłe minimum będzie trwać trzy cykle słoneczne – około 30 lat, być może spadek temperatury nie będzie tak głęboki jak w minimum Maundera. Ale trzeba będzie to zbadać bardziej szczegółowo ”, pisze na stronie MSU.
Naukowcy widzą wiele innych „dzwonów”, które zapowiadają gwałtowny spadek aktywności słonecznej. Na przykład Matthew Penn, astronom z National Solar Observatory w Tucson w Arizonie, powiedział Deutsche Welle, że plamy słoneczne nie są w ogóle obserwowane, jeśli pole magnetyczne gwiazdy spadnie poniżej 1500 gausów. Ponadto w przedostatnim cyklu lokalne pola ulegały osłabieniu o około 50 gausów rocznie.
„Jeśli ekstrapolujemy ten trend, to do 2021 roku staną się zbyt słabe i nie będą w stanie oprzeć się konwekcji. Plamy na Słońcu znikną ”- stwierdził.
Dyrektor National Solar Observatory w Tucson, Frank Hill, zauważa nawet, że w nowym tysiącleciu zarejestrowano usterkę w tworzeniu przepływu plazmy, której ruch do równika gwiazdy staje się przyczyną pojawienia się plam.
Jednocześnie związek między zakłóceniami w aktywności słonecznej a początkiem epok lodowcowych nie został jeszcze wiarygodnie ustalony i jak dotąd eksperci są bardzo ostrożni.
„Moje stanowisko jest takie: nie mamy jeszcze danych naukowych, które mogłyby potwierdzić lub zaprzeczyć takiej relacji” – podkreślił Frank Hill. – Oczywiście długie minimum aktywności słonecznej w zasadzie będzie miało jakiś wpływ na wszystko – zarówno na eksplorację kosmosu, jak i na klimat Ziemi. Ale nadal chcę podkreślić: przewidujemy zmiany w cyklu słonecznym, a nie początek nowej małej epoki lodowcowej ”.
