Po galingų Saulės audrų – ramesnis etapas: pirmoji naujo ciklo prognozė rodo netikėtą posūkį

2024 metų gegužę dangų virš Lietuvos ir daugelio kitų Europos šalių nuspalvinusios pašvaistės atrodė įspūdingai, tačiau jas sukėlusi geomagnetinė audra buvo ne vien gražus reginys. Stiprūs Saulės išsiveržimai gali trikdyti palydovų darbą, navigacijos signalus, radijo ryšį ir net elektros tinklus. Dėl to mokslininkams svarbu žinoti ne tik tai, kas Saulėje vyksta šiandien, bet ir kokio aktyvumo galima tikėtis po kelerių metų.

Naujas prognozavimo metodas leidžia į Saulės ateitį pažvelgti anksčiau nei iki šiol. Pritaikę jį dabartiniams duomenims, tyrėjai pateikė pirmąją būsimo 26-ojo Saulės ciklo prognozę. Ji rodo, kad kitas aktyvumo laikotarpis greičiausiai bus silpnas arba vidutinio stiprumo – panašus į dabartinį ciklą arba kiek už jį ramesnis.

Didžiausias Saulės dėmių skaičius per būsimo ciklo piką, pagal pirminį vertinimą, galėtų siekti maždaug 100–120. Tai nereiškia, kad stiprių žybsnių ar geomagnetinių audrų visai nebus, tačiau bendras aktyvumas neturėtų smarkiai pranokti to, kurį stebime dabar.

Saulės aktyvumas kyla ir krenta maždaug kas 11 metų

Saulė nėra ramus, nekintantis šviesos rutulys. Jos magnetinis laukas nuolat keičiasi, o maždaug kas 11 metų išgyvena visą aktyvumo ciklą. Ciklo pradžioje Saulės paviršiuje dėmių būna nedaug, vėliau jų skaičius didėja, pasiekia maksimumą ir vėl pradeda mažėti.

Saulės dėmės atrodo tamsesnės už aplinkinį paviršių, nes yra šiek tiek vėsesnės. Tačiau jos žymi itin stipraus magnetinio aktyvumo sritis. Būtent aplink jas dažnai kyla Saulės žybsniai ir vainikinės masės išmetimai – milžiniški į kosmosą išsviedžiami plazmos bei magnetinio lauko debesys.

Jeigu toks debesis nukreiptas Žemės link, po kelių dienų jis gali sukelti geomagnetinę audrą. Silpnesni reiškiniai dažniausiai pastebimi tik jautriais prietaisais arba kaip pašvaistės, o stipresni gali paveikti palydovus, GPS tikslumą, aviacijos ryšį ir elektros perdavimo sistemas.

Kiekvienas Saulės ciklas vis dėlto būna kitoks. Vieni trunka trumpiau, kiti ilgiau, o jų maksimumų stiprumas gali smarkiai skirtis. Nors Saulės dėmės sistemingai stebimos jau kelis šimtmečius, tiksliai numatyti būsimo ciklo intensyvumą iki šiol buvo sudėtinga.

Tyrėjai aptiko momentą, kai aktyvumas tarsi išsijungia

Naujasis metodas paremtas ilgalaikiais Saulės dėmių stebėjimų duomenimis, siekiančiais 1749 metus. Mokslininkai pasitelkė matematinę Hilberto transformaciją, kuri nevienodos trukmės Saulės ciklus leidžia pavaizduoti vienodoje skalėje – tarsi kiekvieną jų perkėlus ant tokio pat dydžio laikrodžio ciferblato.

Taip palyginus skirtingus ciklus, išryškėjo neįprastas dėsningumas. Paaiškėjo, kad stipriausi kosminių orų reiškiniai kiekvieno ciklo pabaigoje ne visuomet silpsta palaipsniui. Tam tikru metu aktyvumas gana staigiai sumažėja, tarsi būtų išjungtas jungikliu.

Tuo ciklo etapu aktyvios sritys, kurios iš pradžių formuojasi vidutinėse Saulės platumose, jau būna nuslinkusios arčiau pusiaujo. Mokslininkai šį momentą vadina išsijungimo tašku.

Svarbiausias atradimas – Saulės dėmių skaičius tuo metu glaudžiai susijęs su kito ciklo maksimumu. Kitaip tariant, dar nepasibaigus dabartiniam ciklui galima gauti vertingos informacijos apie tai, koks stiprus bus kitas.

Metodą patikrinus su visais 25 iki šiol stebėtais ciklais, jis gana patikimai atkūrė jų maksimumus ir paaiškino daugiau kaip 80 procentų skirtumų tarp atskirų ciklų. Saulės fizikoje, kur daugybė procesų tebėra sunkiai prognozuojami, tai laikoma reikšmingu rezultatu.

Saulės aktyvumas

Prognozę galima pateikti keleriais metais anksčiau

Iki šiol daugeliui Saulės ciklų prognozavimo metodų reikėdavo sulaukti aktyvumo minimumo. Jis paprastai pasiekiamas likus maždaug penkeriems metams iki kito maksimumo. Tik tuomet atsirasdavo pakankamai duomenų patikimesniam vertinimui.

Naujasis būdas prognozę leidžia pateikti maždaug šešeriais ar septyneriais metais anksčiau už ciklo viršūnę, kartais dar nepasibaigus ankstesniam aktyvumo laikotarpiui. Šis laiko skirtumas labai svarbus palydovų operatoriams, kosmoso agentūroms, elektros tinklų valdytojams ir ryšių sistemų kūrėjams.

Palydovai projektuojami ir statomi ne vienus metus, todėl išankstinė informacija apie galimą Saulės aktyvumą padėtų geriau parinkti apsaugą nuo spinduliuotės, planuoti orbitas ir numatyti įrangos atsparumą. Panašiai elektros tinklų operatoriai galėtų anksčiau įvertinti riziką infrastruktūrai.

Šis metodas būtų galėjęs perspėti ir apie stipresnį dabartinį, 25-ąjį Saulės ciklą. Daugelis ankstesnių prognozių jį laikė gana silpnu, tačiau tikrasis aktyvumas pasirodė didesnis. Naujojo modelio skaičiavimai jau 2017 metais būtų leidę numatyti, kad ciklas bus stipresnis, nei tuo metu tikėtasi.

Tai nereiškia, kad buvo galima nurodyti tikslią 2024 metų gegužės geomagnetinės audros datą. Ilgalaikės prognozės parodo bendrą ciklo stiprumą, o konkretūs Saulės žybsniai ir išmetimai prognozuojami tik jiems pradėjus formuotis. Vis dėlto būtų buvę galima iš anksto suprasti, kad stiprių audrų tikimybė yra didesnė.

Kitas ciklas gali būti ramesnis, bet staigmenų neišvengsime

Pirmoji 26-ojo Saulės ciklo prognozė rodo maždaug 100–120 dėmių sieksiantį maksimumą. Tai reikštų silpną arba vidutinį ciklą, kuris neturėtų būti stipresnis už dabartinį. Vis dėlto šis skaičius kol kas apskaičiuotas remiantis dabartinių procesų tąsa, nes 25-asis ciklas dar nepasiekė savo išsijungimo taško.

Tikslesnio atsakymo tikimasi maždaug po trejų metų. Tuomet bus galima remtis ne vien matematinėmis prielaidomis, bet ir tiesioginiais stebėjimais, parodančiais, kokioje būsenoje dabartinis ciklas baigia aktyviausią savo etapą.

Net ir vidutinio stiprumo ciklas negarantuoja visiškos ramybės. Vienas galingas Saulės išsiveržimas gali sukelti rimtą geomagnetinę audrą ir tuo metu, kai bendras dėmių skaičius nėra rekordinis. Ciklo prognozė veikiau parodo bendrą foną ir tikimybę, o ne kiekvieno būsimo įvykio laiką ar stiprumą.

Naujasis metodas svarbus ne vien dėl praktiškesnių kosminių orų prognozių. Jis taip pat parodo konkretų ciklo etapą, kai pradeda įsitvirtinti magnetinis laukas, vėliau lemsiantis kito ciklo aktyvumą. Tai gali padėti mokslininkams geriau suprasti Saulės gelmėse veikiantį dinamos mechanizmą, kuris kuria ir nuolat keičia žvaigždės magnetinį lauką.

Taigi pirmoji prognozė žada šiek tiek ramesnį laikotarpį, tačiau visiškos tylos Saulėje nebus. Mūsų žvaigždė ir toliau kaups magnetinę energiją, paleis žybsnius ir kartais primins apie save ne tik pašvaistėmis danguje, bet ir trumpalaikiais technologijų sutrikimais Žemėje.