Nowa prognoza 25. cyklu aktywności słonecznej. Dodatek: garść rozważań na jakim etapie cyklu jesteśmy

W ostatnim tygodniu października zaktualizowana została oficjalna prognoza NOAA/SWPC dotycząca 25. cyklu aktywności słonecznej. Pierwotna prognoza z początku grudnia 2019 roku, którą Słońce przez prawie cały dotychczasowy przebieg cyklu zostawiało daleko w tyle, doczekała się uaktualnienia po bez mała czterech latach od rozpoczęcia cyklu. Stanowi to podobny okres jak w poprzednim cyklu słonecznym, kiedy od czasu jego rozpoczęcia do poprawienia prognozy minęło 3,5 roku, wtedy jednak w ciągu 7 miesięcy doczekaliśmy się 3 większych aktualizacji. Jak nie trudno się domyślić, zaktualizowana prognoza została wyraźnie podwyższona względem oczekiwań z grudnia 2019, jednak mimo to przewiduje uplasowanie się bieżącego cyklu... poniżej średniej.

W kwartalnych podsumowaniach postępu 25. cyklu słonecznego publikowanych na blogu zastanawialiśmy się już od ponad roku czy i kiedy nastąpi aktualizacja prognozy oficjalnej z grudnia 2019 roku, która za sprawą wyczynów Słońca w ostatnich latach jawiła się jako zupełnie rozmijająca się z rzeczywistością. Choć nie jest ona ani jedyną prognozą, ani najbardziej sprawdzalną, to nie da się ukryć, że na ogół stanowi pierwszy i najczęstszy punkt odniesienia w analizowaniu aktywności Słońca w dowolnym okresie danego cyklu. Z tego względu choćby powstał szereg alternatywnych predykcji o rozmaitych scenariuszach mogących się znacząco różnić od ustaleń panelu heliofizyków NOAA/SWPC, nie zmieni to faktu, że główny punkt ciężkości leży na oficjalnej prognozie, do której większość publikacji i mediów zawsze się odnosi i we wszelkich dyskusjach o tym co nas ma czekać ze strony Gwiazdy Dziennej, stanowi ona punkt wyjścia.

I właśnie tę oficjalną prognozę Słońce od niemal samego początku trwającego 25. cyklu miało kompletnie w nosie. Przypomnieć po krótce warto w tym miejscu, że po najsłabszym od ponad 100 lat 24. cyklu słonecznym (2008-2019) oczekiwania NOAA/SWPC wobec następnego cyklu były bardzo stonowane, sugerując mało interesującą powtórkę z rozrywki, z bardzo słabym cyklem i co najwyżej niewiele wyższymi liczbami Wolfa w trakcie Słonecznego Maksimum w porównaniu do 24. cyklu. Bieżący cykl słoneczny miał się rozwijać bardzo powoli, ociężale wychodząc z poprzedniego minimum i osiągając swój szczyt dopiero w lipcu 2025 roku +/- 8 miesięcy ze średnimi miesięcznymi liczbami Wolfa na poziomie 115 (z zakresem błędu 95-130).

Tymczasem już w tym roku przez dwa miesiące obserwowaliśmy najwyższą aktywność plamotwórczą od ponad 20 lat. W czerwcu i lipcu 2023 roku produkcja plam była tak znacząca, że średnie miesięczne liczby Wolfa za te miesiące wyniosły kolejno: 163,4 i 159,1, z rekordem dziennej liczby Wolfa 11 lipca (R=227). Te średnie miesięczne wartości nie tylko znacząco przewyższają oczekiwane R=115 w oficjalnej prognozie z 2019 roku na czas Słonecznego Maksimum, ale nawet wykraczają poza górny zakres błędu prognozy, która nawet w najlepszym scenariuszu nie przewidywała takiej produkcji plam podczas maksimum, a tym bardziej dopiero w drodze do maksimum. W żadnym też punkcie minionego cyklu aktywność plamotwórcza nie była tak wysoka, a poziomy zanotowane z przełomu II i III kwartału 2023 roku stanowią wartości najwyższe od września 2002 roku (R=187,9) gdy trwało maksimum intensywnego 23. cyklu słonecznego. Bieżący 25. cykl od 2021 roku przekracza oczekiwania i przynosi wzrost aktywności słonecznej znacznie szybszy, niż wynikałoby to z oficjalnej prognozy. Po III kwartale 2023 jesteśmy w sytuacji, gdy 36 miesięcy z rzędu Dzienna Gwiazda wyraźnie wyprzedza prognozę i gdy dwa miesiące pod rząd notowana jest taka ilość plam, że nawet uśrednione liczby Wolfa przekraczają barierę 150. Co wobec tej sytuacji zaproponowała NOAA/SWPC?

Zaktualizowana oficjalna prognoza 25. cyklu aktywności słonecznej przyspiesza od roku do półtora osiągnięcie szczytu. Sugeruje ona teraz nadejście Słonecznego Maksimum między styczniem a październikiem 2024 roku, ze średnimi miesięcznymi liczbami Wolfa na poziomie 155 (zakres błędu 137-173) i promieniowaniem radiowym na długości 10,7 cm (2800 MHz) mieszczącym się w przedziale 165-194 s.f.u. (jednostek strumienia słonecznego).

Nawet gdyby padło dopiero na finał nowego okienka czasowego - i tak oznaczałoby to nadejście szczytu tego cyklu znacznie wcześniej wobec pierwotnej prognozy: w skrajnej opcji o ponad półtora roku (gdyby szczyt przypadł w styczniu 2024) lub o 10 miesięcy, gdyby nastąpił w październiku 2024. Z kolei w produkcji plam 25. cykl słoneczny miałby wyraźnie przewyższyć swojego słabego poprzednika stanowiąc nie tyle jego bliźniacze odbicie jak w pierwotnej prognozie, ale bardziej stając się łagodniejszym obliczem intensywnego 23. cyklu, którego maksimum przypadło na początku trzeciego tysiąclecia. Najciekawsze jednak jest, że nawet pomimo tego podniesienia prognozy, 25. cykl słoneczny miałby się uplasować poniżej średniej, która dla dotychczas obserwowanych cykli wynosi 178. Innymi słowy: nie byłby z pewnością tak słaby co cykl poprzedni, ale też zdecydowanie daleko za wieloma naprawdę solidnymi cyklami, nie przekraczając nawet średniej aktywności na tle dotychczas obserwowanych cykli.

Warto tu dodać, że zaktualizowana prognoza opiera się o nowy, eksperymentalny model, który dotąd nie był stosowany i nie jest jeszcze wdrożony oficjalnie. NOAA zamierza go aktualizować raz do miesiąca, ale na tę chwilę trudno prorokować cokolwiek odnośnie jego sprawdzalności. Fakt, że prognozuje on cykl silniejszy od poprzedniego nie jest żadnym zaskoczeniem po tym, co od trzech lat każdy miłośnik tematu na własne oczy widzi. Fakt, że prognozuje on nadejście Słonecznego Maksimum wcześniej, też nie musi zaskakiwać, choć akurat ten element prognozy ostatecznie nie musi mieć związku z rozdźwiękiem między prognozowaną a realną aktywnością plamotwóczą - to, że na dotychczasowym etapie obserwowane były znacznie wyższe ilości plam względem oczekiwań, nie musi zupełnie przekreślać szans na nadejście maksimum w pierwotnie sugerowanym oknie. Ale już fakt, że pomimo tego co ujrzeliśmy w czerwcu i lipcu 2023, a często w podobnym tonie także w poprzednich miesiącach - nie uda się 25. cyklowi osiągnąć nawet średniego poziomu aktywności na tle poprzednich cykli - może być nieco zaskakujący.

Zaktualizowaną prognozę amplitudy dla 25. cyklu słonecznego pokazano na rys. 1 fioletową linią. Uzyskano ją poprzez dopasowanie krzywej do już dostępnych danych obserwacyjnych (zaznaczanych łamaną czarną linią), w oparciu o tę samą funkcję, która została wykorzystana do wygenerowania wcześniejszej prognozy z 2019 roku (czerwony obszar). Celem było takie dostosowanie przewidywań prognostyków, aby lepiej odpowiadały danym dotyczącym już zaobserwowanych plam słonecznych. Następnie obliczana jest średnia pomiędzy bieżącym dopasowaniem, a dopasowaniem sporządzonym bez danych z ostatnich dziewięciu miesięcy. W założeniu ma to uodpornić prognozy na trendy krótkoterminowe, które nie mają dużego znaczenia w skali całego cyklu. W ten sposób w miarę napływu nowych danych obserwacyjnych sporządzana jest nowa prognoza. Zacienione obszary obrazują niepewność prognozy, uzyskaną poprzez zastosowanie tej samej metody przewidywania do poprzednich cykli na tym samym etapie każdego cyklu (mierzonej w miesiącach od początku cyklu). W szczególności trzy odcienie pokazują pierwsze trzy kwartyle odchyleń od poprzednich przewidywań. Co to znaczy i jak to interpretować? Prawdopodobieństwo, że wygładzona uśredniona liczba plam słonecznych znajdzie się w ciemnym zacienionym obszarze w danym momencie w przyszłości wynosi około 25%. Podobnie istnieje 50% szans, że znajdzie się ona w obszarze średniozacienionym i 75% szans, że uplasuje się w najjaśniejszym z zacienionych obszarów. Credit: NOAA/SWPC

 

POSPEKULUJMY: ALTERNATYWNE SCENARIUSZE

Skoro znamy już zaktualizowaną, obowiązującą od teraz oficjalną prognozę 25. cyklu słonecznego i wiemy, jak się dotychczas rozwijał przez 3 lata pokazując jak chybioną jest prognoza NOAA/SWPC - warto wziąć na celownik pojawiające się spekulacje i rozważyć kilka alternatywnych scenariuszy, na ewentualność gdyby ze sprawdzalnością oczekiwań heliofizyków układających oficjalną prognozę nadal było nie najlepiej. Fakt, że została ona wyraźnie podwyższona względem roku 2019 wcale nie oznacza, że teraz jest już prawidłowa - Słońce może zachowywać się wielorako, w każdym wariancie lekceważąc nowe ustalenia wiodącej agencji i wyłamując się z ram pokazywać wszystkim raz po raz jak niezbadaną wciąż jest gwiazdą. Zacznijmy od najgorszego wariantu.

#1 Słoneczne Maksimum było... i minęło.

To scenariusz zdecydowanie najczarniejszy dla miłośników tematu obserwacji plam i zórz polarnych. Jednocześnie wydaje się on jako najmniej prawdopodobny. Dlaczego byłby dla nas astro-pasjonatów koszmarem, a dlaczego nie trzeba się go zbytnio obawiać?

Taki wariant rozwoju wydarzeń oznaczałby, że to co najlepsze w 25. cyklu słonecznym mamy już za sobą - szczyt produkcji plam zarysowywał się od stycznia 2023 roku i osiągnął kulminację w czerwcu i lipcu, ze średnimi miesięcznymi liczbami Wolfa powyżej 150 - najwyższymi od ponad 20 lat, po czym zaczął systematycznie słabnąć, co widzieliśmy przez połowę sierpnia i znaczną część października. Przypomnieć tu warto, że w ostatnim tygodniu października byliśmy o włos od wyzerowania liczby Wolfa - tarcza słoneczna była przez wiele dni niemal czysta, z jedynie drobnymi plamami niewidocznymi na pierwszy rzut oka. Pewnego dnia liczba Wolfa spadła do zaledwie 25. Był to bardzo dotkliwy kontrast na tle wcześniejszych miesięcy, zwłaszcza czerwca i lipca oraz jedno z najgorszych zaskoczeń dla miłośników tematu od początku tego cyklu.

Gdyby scenariusz #1 był faktem, oznaczałoby to, że maksimum nadeszło po mniej, niż 4 latach od rozpoczęcia cyklu (dokładnie w 3 lata 6 miesięcy, gdyby uznać czerwiec 2023 za początek szczytu). Dziwnie szybko? Zdecydowanie nie. W historii regularnych obserwacji* zdarzały się cykle, które cechowały się dynamiczną fazą wzrostową po wyjściu ze Słonecznego Minimum i osiągały swój szczyt w podobnie krótkim czasie lub nawet szybciej. Działo się tak m.in.:

• w 11. cyklu słonecznym: maksimum w sierpniu 1880 roku po 3 latach 5 miesiącach od rozpoczęcia (średnia miesięczna R=234);
• w 17. cyklu słonecznym: maksimum w kwietniu 1937 roku po 3 latach 7 miesiącach od rozpoczęcia (średnia miesięczna R=199);
• w 18. cyklu słonecznym: maksimum w maju 1947 roku po 3 latach 3 miesiącach od rozpoczęcia (średnia miesięczna R=219);
• w 22. cyklu słonecznym: maksimum w listopadzie 1989 roku po 3 latach 2 miesiącach od rozpoczęcia (średnia miesięczna R=213).

Ogólnie na dotychczas obserwowanych 24 cykli słonecznych od rozpoczęcia regularnych pomiarów, niemal połowa, bo aż 11 z nich przyniosły maksimum właśnie w czasie poniżej 4 lat od rozpoczęcia cyklu. Rekordzistą na tym polu jest 3. cykl słoneczny, który osiągnął maksimum w maju 1778 roku, po zaledwie 2 latach 11 miesiącach od rozpoczęcia, ze średnią miesięczną R=398. Fakt, że mielibyśmy zatem Słoneczne Maksimum w czerwcu i lipcu 2023 roku nie byłby historycznie patrząc niczym nadzwyczajnym, jeśli chodzi o szybkie tempo osiągnięcia szczytu po wyjściu z minimum.

3. cykl słoneczny to dotychczasowy rekordzista spośród regularnie prowadzonych obserwacji, pod względem dynamiki fazy wzrostowej między minimum a maksimum - rozpoczął się w czerwcu 1775 roku, podczas gdy Słoneczne Maksimum nadeszło po mniej, niż 3 latach - w maju 1778 roku. Odkąd 3. cykl ukończył pełny trzeci rok swojego istnienia, dzienne i średnie miesięczne liczby Wolfa zaczęły już wykazywać tendencję malejącą, która została podtrzymana aż do czasu kolejnego minimum rozdzielającego 3. i 4. cykl w 1783 roku. Nie jest więc rzeczą niemożliwą w kontekście rozważań o przyszłości bieżącego cyklu, by malejąca aktywność plamotwórcza była kontynuowana już do kolejnego minimum, jeśli realnym szczytem okazać by się miał okres czerwca-lipca 2023 jako pojedyncze maksimum 25. cyklu. Taki obrót sprawy stanowiłby chyba najbardziej bolesny dla miłośników tematu scenariusz - trzy lata rozpędzania cyklu wyraźnie zostawiającego oficjalną prognozę w tyle miałyby prowadzić do dynamicznego nadejścia maksimum w mniej, niż 4 lata od rozpoczęcia cyklu i następnie stopniowego wygasania aktywności. Choć nie jest to zbyt realny wariant, wpisywać by się on mógł w ogólną tendencję malejącej aktywności Słońca na przestrzeni kolejnych cykli i uplasować 25. cykl poniżej średniej, pomimo bardzo obiecującej fazy wzrostowej od 2020 do połowy 2023 roku. Credit: SWPC

To co pozwala zmniejszyć i to znacząco prawdopodobieństwo tego scenariusza jest diagram motylkowy Maundera. Wiemy, że plamy słoneczne formują się na rozmaitych szerokościach heliograficznych, za wyjątkiem biegunów. Zgodnie z prawem Spörera na początku każdego cyklu produkcja plam zachodzi na bardzo wysokich szerokościach heliograficznych - bliżej biegunów Słońca, niż równika. Plamy powstające w tak dużym równoleżnikowym oddaleniu od centrum tarczy są cechą rozpoznawczą młodych faz cykli słonecznych, kiedy nasza gwiazda dopiero wychodzi z minimum rozpoczynając powoli produkowanie obszarów aktywnych nowego cyklu. Jednak im bliżej maksimum tym coraz niższe szerokości heliograficzne stają się miejscem widoczności plam i coraz silniejsza staje się dominacja grup wędrujących w bliskim sąsiedztwie słonecznego równika.

W bieżącym cyklu słonecznym na dzień dzisiejszy diagram motylkowy nie sprzyja teorii o już mającym miejsce szczycie aktywności - plam powstających nieopodal równika mieliśmy na razie nieporównywalnie mniej, niż na wyższych szerokościach heliograficznych i wiele wskazuje na to, że musi ich jeszcze sporo powstać, aby i pod tym względem przypuszczenia o trwającym szczycie lub jego bliskości stały się bliższe prawdzie.

Diagram motylkowy Maundera ilustruje rozmieszczenie plam słonecznych i zajmowaną przez nie powierzchnię na przestrzeni całych cykli słonecznych. Regiony aktywne pojawiają się po obu stronach słonecznego równika, a cykle zwykle nakładają się na siebie o 2-3 lata, gdy jeden cykl ustępuje na rzecz następnego. Na początku każdego cyklu obszary aktywne pojawiają się na szerokościach heliograficznych około 30 stopni [Sin=0,50] - znacznie bliżej biegunów, niż równika. W miarę postępu cyklu regiony zbliżają się coraz bardziej ku równikowi, zgodnie z prawem Spörera. Zanikanie polaryzacji magnetycznej na każdej szerokości i na równiku pozostawia nadmiar następującej polaryzacji, która jest transportowana do biegunów. Bieguny północny i południowy mają przeciwne bieguny, które zamieniają się z cyklu na cykl, a moment tego odwrócenia biegunów jest zbliżony do czasu Słonecznego Maksimum w danym cyklu. Na chwilę obecną plamy znajdujące się w wyraźnym wciąż oddaleniu od równika stanowią większość - ilość regionów aktywnych powstałych w sąsiedztwie równika nie była jak dotąd znacząca, a właśnie dominacja plam na takich szerokościach jest jednym z elementów determinujących szczyt konkretnego cyklu słonecznego. Credit: SolarCycleScience/SWCP.

#2 Słoneczne Maksimum nadeszło, ale przed nami jeszcze drugi szczyt

Nieco bardziej możliwy scenariusz, choć też obarczony niesprzyjającymi czynnikami wynikającymi z powodów wymienionych w wariancie #1. Niektóre z cykli w latach Słonecznego Maksimum charakteryzowały się dwoma szczytami aktywności, oddzielonymi od siebie okresem zniżkującej produkcji plam i zjawisk im towarzyszących. Było tak m.in. w ostatnich trzech cyklach i niewykluczone, że wydarzy się też w obecnym.

Każdorazowo prognoza taki wariant wyklucza kiedy cykl ma się dopiero zacząć lub jest w młodej fazie rozwoju, a jeśli już się pojawia to zwykle w bardziej zaawansowanym etapie - ostatnim razem oficjalnie taki scenariusz został ogłoszony ponad 1,5 roku po pierwszym szczycie 24. cyklu i mniej więcej rok przed drugim. Zwykle drugi pik bywał aktywniejszy od pierwszego, niezależnie od intensywności cyklu - ostatnie dwa tak się zarysowały, mimo że między 23. a 24. cyklem zachodziła potężna różnica w intensywności. Póki co o 25. cyklu słonecznym jakoby miał także posiadać podwójny szczyt w okresie maksimum wiele się nie mówi - zaktualizowana prognoza NOAA/SWPC także takiego wariantu nie bierze pod uwagę, a wydaje się on całkiem prawdopodobny.

Spojrzenie na ostatnie trzy cykle słoneczne ukazuje podwójne szczyty (czerwony obszar) podczas Słonecznych Maksimów, przy czym szczyt następujący jako drugi bywał albo bardziej intensywny albo nieco bardziej rozłożony w czasie. Pomiędzy maksimami 22., 23. i 24. cyklu zarysowały się okresy wygasającej aktywności trwające od kilku do kilkunastu miesięcy, po czym produkcja plam znów się intensyfikowała przynosząc drugi pik przejawiający się wzmożoną aktywnością Słońca na półkuli przeciwnej względem pierwszego szczytu - niewykluczone, że taka sytuacja zaistnieje także w 25. cyklu po kilkumiesięcznym okresie zniżkującej produkcji plam. Credit: SWPC

Uwzględniając fakt, że maksimum nadchodzące 3,5 roku po rozpoczęciu cyklu nie jest niczym szczególnym, gdyby czerwiec i lipiec 2023 roku miały być rzeczywiście tym pierwszym szczytem (abstrahując od elementów, które takiej hipotezie nie sprzyjają) mogłoby to współgrać z aktywnością słoneczną, jaką obserwujemy w ostatnim czasie, zwłaszcza przez większość sierpnia i października.

W tych miesiącach, a nawet obecnie w listopadzie, widzimy znaczny regres w produkcji plam, który mógłby stanowić początek kilku lub kilkunastomiesięcznego okresu zniżkującej aktywności słonecznej, po którym produkcja plam znów by odbiła w górę stabilnie utrzymując tendencję zwyżkową i dając drugie maksimum w czasie nakładającym się lepiej na prognozowany przez oficjalną prognozę pojedynczy szczyt bieżącego cyklu - w połowie roku 2024 lub 2025. Mielibyśmy wówczas kolejny przypadek cyklu o dwóch maksimach aktywności oddzielonych od siebie około 1-2 letnią przerwą, przy czym pierwszy szczyt przypadłby właśnie na połowę 2023 roku.

Jednocześnie warto pamiętać, że spadki w produkcji plam obserwowane w sierpniu i październiku tego roku nie muszą oznaczać, że minęliśmy jakiś kluczowy punkt cyklu. Niewielka aktywność plamotwórcza w minionych tygodniach mogła równie dobrze być czynnikiem jedynie uwypuklającym to, czego byliśmy świadkami w czerwcu i lipcu i stanowić jedynie krótkoterminowe wahania, które są nieodzownym elementem każdego cyklu słonecznego i które w skali całego cyklu nie mają istotnego znaczenia. Mało tego: fluktuacje jakie obserwowaliśmy w ostatnim czasie wcale nie były rekordowe. Dla przykładu warto odwołać się do kontrastów, jakie przyniósł w produkcji plam drugi szczyt intensywnego 23. cyklu słonecznego krótko po słynych burzach magnetycznych kategorii G5: w ostatnich dniach października 2003 roku dzienne liczby Wolfa często przekraczały 200, w porywach dochodziły do 330, podczas gdy tydzień później tarcza słoneczna stawała się niemal czysta z dzienną liczbą Wolfa na poziomie 11 (07.11.2003), a więc jeszcze niższą od wartości, jakie przynosił nam niedawno ostatni tydzień października.

Z kolei najwyższe jak dotąd miesięczne liczby Wolfa na przełomie połowy 2023 roku także nie muszą stanowić w dłuższej perspektywie istotnego momentu cyklu. Dziś wydają się nam one jakimś kamieniem milowym tylko dlatego, że patrzymy na nie ze zbyt wąskiej perspektywy czasowej: minęliśmy ten okres dopiero o 3 miesiące, a to o wiele za mało by po tak krótkim czasie przesądzać cokolwiek. Nic bowiem nie stoi na przeszkodzie, aby po okresie uspokojenia, którego październik był emanacją - Słońce przyniosło w kolejnych miesiącach aktywność plamotwórczą, przy której ta z czerwca i lipca 2023 nagle przestanie robić wrażenie i wyglądać na coś w kształcie pierwszego maksimum, a w istocie okazując się jedynie dość aktywnym etapem w drodze do realnego szczytu.

#3 Słoneczne Maksimum nadejdzie w roku 2024 lub 2025, będąc aktywniejsze od zaktualizowanej prognozy

Wariant zdecydowanie bardziej po myśli pasjonatów tematu i zarazem scenariusz, co do którego sam najbardziej się skłaniam. Jak już wspominałem w pierwszych dwóch hipotezach, o tym, że doszliśmy już do szczytu cyklu nie świadczy ani rozmieszczenie ani ilość plam na tarczy słonecznej, w odniesieniu do diagramu motylkowego Maundera. Nie świadczy też o tym brak zamiany biegunów słonecznych: są one obecnie w trakcie słabnięcia i w najbliższych kilkunastu tygodniach powinny zaniknąć całkowicie, po czym odbudować się na nowo w odwróconej polaryzacji. To swoiste przebiegunowanie jest zawsze znakiem nadejścia Słonecznego Maksimum i zachodzi co około 11 lat (zależnie od długości cyklu) stając się dobrym punktem odniesienia do szacowania na ile szczyt cyklu jest bliski.

Średnie promieniowe pole magnetyczne w rejonach biegunów Słońca powyżej 60 stopni szerokości geograficznej na północnej półkuli (kolor szary) i południowej (kolor niebieski). Odwrócenie biegunowości miało miejsce odpowiednio w listopadzie 2012 roku (północ) i marcu 2014 (południe). Wartości biegunowego pola magnetycznego spadły szczególnie w końcówce roku 2023, co sugeruje bliskość maksimum 25. cyklu - jednak czy będzie ono podwójne przekonamy się dopiero po paru latach mogąc spojrzeć wstecz z większej czasowo perspektywy. Credit: Joint Science Operations Center (JSOC)

Aktywność plamotwórcza w ostatnich cyklach, z uwzględnieniem dotychczasowego przebiegu 25. cyklu, pod kątem przewagi półkul słonecznych w produkcji plam na podstawie 13-miesięcznych wygładzonych liczb Wolfa - stan na listopad 2023. Obszary zielone ukazują przewagę półkuli północnej Słońca w produkcji nowych obszarów aktywnych, obszary czerwone to przewaga plam na półkuli południowej. W pobliżu każdego Słonecznego Maksimum po odwróceniu biegunów nie tylko zaczynają dominować grupy plam w bliskości równika, ale także rośnie przewaga ich obecności na przeciwnej półkuli słonecznej względem tej, na której dotąd dominowały. Na obecnym etapie 25. cyklu półkula północna jest dominująca od końca 2020 roku, aktywność plamotówrcza półkuli południowej powinna być bardziej odczuwalna wraz z nadejściem Słonecznego Maksimum i w dalszej części cyklu. Credit: SIDC.  

Zwykle w miesiącach sąsiadujących z odbudowaniem słonecznego pola magnetycznego z odwróconą polaryzacją następuje rzeczywisty moment maksymalnej aktywności słonecznej w danym cyklu, a ponieważ obserwatoria kosmiczne w dalszym ciągu nie zarejestrowały jeszcze tego momentu, okres najwyższej aktywności tego cyklu nadal powinien być przed nami o co najmniej kilka miesięcy. Według Scotta McIntosha, jednego z twórców teorii Termination Event (TE), moment odwrócenia polaryzacji na biegunach Słońca powinien wystąpić do końca tego roku - po czym kwestią kwartału-dwóch powinno być nadejście realnego szczytu.

Prognoza Scotta McIntosha i Roberta Leamona, twórców teorii TE (Termation Event) przewiduje cykl wyraźnie aktywniejszy od 24. cyklu, który mógłby przynieść maksimum mogące być określone jako pomniejszoną wersję szczytu z 23. cyklu. Tamten cykl okazał się jednym z najaktywniejszych, przyniósł najsilniejsze rozbłyski w obecnej erze obserwacji i rejestracji plam i najpewniej nadal po bieżącym cyklu pozostanie liderem bieżącego stulecia. Mimo to według twóców teorii TE, 25. cykl w czasie Słonecznego Maksimum powinien być łatwiej przyrównywany do 23. cyklu, aniżeli stanowić jedynie nieznaczne podwyższenie aktywności względem 24. cyklu. Obserwowane dotąd liczby plam (krzywa zielona) znacznie lepiej pokrywają się z prognozą McItosha i Leamona (krzywa czerwona) niż oficjalną prognozą NOAA/SWPC (krzywa niebieska). Pomimo, że twórcy tej prognozy sugerują znacznie aktywniejszy cykl od oficjalnej prognozy, w całokształcie powinien on i tak zapisać się w pobliżu średniej wszystkich cykli (krzywa zielona) lub: nieznacznie ją przewyższyć, o ile realna aktywność słoneczna zawrze się w górnej granicy zakresu błędu prognozy (czerwone pole) lub nieznacznie poniżej średniej, o ile realna aktywność słoneczna uplasuje się w dolnym zakresie błędu prognozy McIntosha/Leamona. Credit: Helioforecast.space

Patrząc na siłę globalnego pola magnetycznego Słońca, która obecnie jest już bliska zeru i momentowi odwrócenia polaryzacji, nadejście maksimum w połowie 2025 roku wydaje się zbyt opóźnioną prognozą. Z kolei patrząc na skalę rozbieżności między pierwotną prognozą NOAA/SWPC a zachowaniem Słońca w ostatnich trzech latach i ogromne niedoszacowanie aktywności plamotwórczej w pierwszej fazie cyklu, nie jest wykluczone, że oficjalna prognoza zaktualizowana w październiku 2023 także w poważnym stopniu niedoszacowuje potencjalnej produkcji plam, która może nas czekać w trakcie realnego maksimum. Wprawdzie zaktualizowana parę miesięcy temu prognoza twórców teorii TE uległa pewnemu stonowaniu i nie umiejscawia już 25. cyklu w gronie tych najaktywniejszych, to jednak wciąż przewyższa oczekiwania wynikające ze zaktualizowanej prognozy oficjalnej i przede wszystkim niezmiennie lepiej pokrywa się z obserwowaną aktywnością plamotwórczą.

PODSUMOWANIE

Po ostatnim mizernym 24. cyklu słonecznym i przeciągającym się do znudzenia Słonecznym Minimum w latach 2017-2019, nadejście szczytu kolejnego cyklu w zaledwie 3,5-4 roku od rozpoczęcia wydawać by się mogło zbyt szybkie. Przyzwyczajeni do powolnego rozpędzania się aktywności plamotwórczej moglibyśmy się nieźle zaskoczyć, gdyby maksimum - zwłaszcza jako pojedynczy szczyt - nadeszło po głębokim minimum tak prędko i stanowiło już środkowy moment cyklu, od którego miałby rozpocząć się stopniowy zjazd już ku następnemu minimum. Może to wydawać się mało realne i pewnie tak jest, nie mniej w historii obserwacji nie brakuje cykli dynamicznie się rozpędzających, dających pojedyncze maksimum, równie sprawnie wygasających i za nic mających 11-letni czas na całość - mówiąc bowiem o cyklu słonecznym jako o procesie 11-letnim - mówimy zawsze o wartości uśrednionej.

Warto w tym miejscu mieć świadomość wahań - najdłuższy cykl od rozpoczęcia regularnych obserwacji trwał aż 13 lat 7 miesięcy (4. cykl słoneczny), ale najkrótszy - zaledwie 9 równych lat (2. cykl słoneczny). To znacząca, ponad 4,5-letnia różnica w długości cyklu! Ewentualne nadejście maksimum trwającego 25. cyklu w czasie około 3,5 roku od rozpoczęcia, a więc w połowie 2023 roku mogłoby się dobrze wpasować w przypuszczenia o szybszym przebiegu bieżącego cyklu i niezależnie od jego wyższej aktywności względem cyklu poprzedniego uczynić go mimo wszystko - dość przeciętnym. Sprawniej postępująca faza rozwojowa cyklu do okresu maksimum powinna wprawdzie przynależeć cyklowi intensywniejszemu, choć mamy tu wyjątek w postaci 23. cyklu - rozpędzał się długo przynosząc maksimum dopiero po 5 latach 3 miesiącach, był w czołówce najdłużej trwających (12 lat 4 miesiące), a jednak obrodził naprawdę wysoką aktywnością słoneczną z rekordowymi zarejestrowanymi rozbłyskami.

Gdyby Słoneczne Maksimum 25. cyklu miało nadejść w pobliżu pierwotnie sugerowanego czasu - w lipcu 2025 roku - obserwowane ilości plam powinny jeszcze przez półtora roku stawać się coraz wyższe, a biorąc pod uwagę jakie już bywały w minionych miesiącach - zwłaszcza w czerwcu i lipcu 2023 - uczyniłoby to bieżący cykl bardzo aktywnym, na podobieństwo 23. cyklu. Z drugiej strony oznaczałoby to nadejście szczytu dopiero w 5 lat 7 miesięcy od rozpoczęcia cyklu, a to statystycznie patrząc kłóciłoby się z możliwością solidnego szczytu. Wyjątkowym przypadkiem cyklu, w którym pomimo późnego nadejścia maksimum okazywało się one intensywne jest wspomniany 23. cykl, a w mniejszej skali 1. cykl (6 lat 4 miesiące od rozpoczęcia), jednak większość cykli z tak późnym maksimum okazywała się słaba. Przypuszczeniom o maksimum bieżącego cyklu mogącym nadejść dopiero w połowie 2025 roku jako pierwotnym terminie prognozy nie sprzyja też obserwowane już obecnie znaczne osłabienie pola magnetycznego Słońca, które sugeruje bliskość momentu jego zaniknięcia i odbudowania z odwrotną polaryzacją, a to może uwiarygadniać założenie o maksimum nadchodzącym w przeciągu najbliższych kilkunastu tygodni do kilku miesięcy.

W tym momencie pewne jest jedno: wiele czasu musi jeszcze minąć byśmy zyskali perspektywę, z której z większym prawdopodobieństwem można będzie cokolwiek przesądzać patrząc w przeszłość - gdyż obserwując aktualne wahania w skali krótkoterminowej zawsze mamy zawężoną perspektywę nijak nie dającą możliwości oceny czy szczyt już minął, trwa czy dopiero nadchodzi. O ile kolejne miesiące odwrócą trend widoczny od zakończenia lipca ze znacznie niższą aktywnością plamotwórczą względem pierwszej połowy roku, najczarniejszy dla miłośników obserwacji plam i zórz polarnych z alternatywnych scenariuszy - ten pierwszy - będzie się stawał coraz mniej prawdopodobny. Chyba właśnie tego w pierwszej kolejności powinniśmy sobie życzyć, bo perspektywa minięcia już Słonecznego Maksimum jako pojedynczego szczytu po tak obiecujących trzech latach fazy wzrostowej z opcją rozpoczynania się powolnego spadku aktywności słonecznej przez resztę cyklu byłaby z pewnością najbardziej niefortunnym zwrotem akcji. 

---

COMIESIĘCZNE AKTUALIZACJE PROGNOZY

W związku z planowanym aktualizowaniem przez SWPC eksperymentalnej prognozy przytoczonej w pierwszej części powyższego tekstu, końcowa część zostaje od teraz wzbogacona o regularne aktualizacje tej prognozy. Aktualizacje będą w skrócie obrazować aktualny trend oficjalnej prognozy w odniesieniu do przewidywanej aktywności plamotwóczej i promieniowania radiowego na długości 10,7 cm (2800 MHz), a dostęp do wykresu z danej aktualizacji możliwy będzie przez odnośnik na początku każdego uaktualnienia.

Najnowsza predykcja będzie na blogu wzbogacona o zaznaczenie trendu i jego skali - zwyżkowego (▲) lub zniżkującego (▼) przy każdej z wartości w odniesieniu do prognozy z poprzedniego miesiąca, a jedynie w przypadku pierwszej aktualizacji do prognozy przytoczonej na początku powyższego tekstu. Tendencja zostanie też ujęta w kontekście czasu prognozowanego maksimum (⇇) jeśli okno maksimum miałoby nadejść szybciej względem poprzedniej prognozy lub ⇉ (jeśli okno maksimum ma się rozpocząć później), z zaznaczeniem o ile miesięcy dany punkt na osi czasu się przesunął. Analogicznie - także w razie braku zmian danej wartości (⇎ / △▽ ) gdyby kolejna aktualizacja utrzymywała przewidywanie zawarte w prognozie z poprzedniego miesiąca.

Mam nadzieję, że umożliwi to szybki i przejrzysty wgląd w aktualnie przewidywaną tendencję na tle poprzedniego miesiąca(miesięcy) dla zakresu prognozowanych średnich liczb Wolfa, ich możliwych wahań i aktywności radiowej, bez konieczności porównywania po kolei każdego z oficjalnie udostępnianych wykresów, ponieważ wraz z planowanym ich comiesięcznym aktualizowaniem szybko zrobiłoby się tego zbyt wiele, na czym bez wątpienia ucierpiałaby czytelność tych zestawień.

#1 (30.11.2023)

Prognoza - listopad 2023. Maksimum między lutym 2024 (⇉ 1) a styczniem 2025 (⇉ 3), ze średnią miesięczną liczbą Wolfa na poziomie 151 (▼4), w zakresie błędu od 131 (▼6) do 171 (▼2) oraz promieniowaniem radiowym na długości 10,7 cm (2800 MHz) mieszczącym się między 161 (▼4) do 193 (▼1) s.f.u.

#2 (14.12.2023)

Prognoza - grudzień 2023. Maksimum między styczniem 2024 (⇇ 1) a październikiem 2024 (⇇ 3), ze średnią miesięczną liczbą Wolfa na poziomie 155 (▲4), w zakresie błędu od 134 (▲3) do 177 (▲6) oraz promieniowaniem radiowym na długości 10,7 cm (2800 MHz) mieszczącym się między 167 (▲6) do 201 (▲7) s.f.u.

#3 (03.01.2024)

Prognoza - styczeń 2024. Maksimum między styczniem 2024 (⇎) a październikiem 2024 (⇎), ze średnią miesięczną liczbą Wolfa na poziomie 154 (▼1), w zakresie błędu od 135 (▲1) do 174 (▼3) oraz promieniowaniem radiowym na długości 10,7 cm (2800 MHz) mieszczącym się między 173 (▲6) do 203 (▲2) s.f.u.

#4 (03.02.2024)

Prognoza - luty 2024. Maksimum między lutym 2024 (⇉ 1) a lutym 2025 (⇉ 4), ze średnią miesięczną liczbą Wolfa na poziomie 152 (▼2), w zakresie błędu od 136 (▲1) do 169 (▼5) oraz promieniowaniem radiowym na długości 10,7 cm (2800 MHz) mieszczącym się między 172 (▼1) a 198 (▼5) s.f.u.

#5 (08.03.2024)

Prognoza - marzec 2024. Maksimum między marcem 2024 (⇉ 1) a marcem 2025 (⇉ 1), ze średnią miesięczną liczbą Wolfa na poziomie 146 (▼6), w zakresie błędu od 132 (▼4) do 161 (▼8) oraz promieniowaniem radiowym na długości 10,7 cm (2800 MHz) mieszczącym się między 170 (▼2) a 192 (▼6) s.f.u.

#6 (03.04.2024)

Prognoza - kwiecień 2024. Maksimum między kwietniem 2024 (⇉ 1) a lutym 2025 (⇇ 1), ze średnią miesięczną liczbą Wolfa na poziomie 148 (▲2), w zakresie błędu od 134 (▲2) do 162 (▲1) oraz promieniowaniem radiowym na długości 10,7 cm (2800 MHz) mieszczącym się między 168 (▼2) a 191 (▼1) s.f.u.

Powiązane:
Postęp 25. cyklu aktywności słonecznej: stan po III kwartale 2023 roku
25. cykl słoneczny jednym z intensywniejszych? Termination Event (TE) - nowa zaskakująca teoria
Pierwotna prognoza 25. cyklu aktywności słonecznej (grudzień 2019)

  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.

Oprac. własne w oparciu o: SIDC, JSOC, Helioforecast, SWPC/NOAA.