Ο ήλιος πλησιάζει γρήγορα σε μια σημαντική κορύφωση της ηλιακής δραστηριότητας. Οι ειδικοί προειδοποιούν ότι αυτή θα μπορούσε ενδεχομένως να ξεκινήσει μέχρι το τέλος του 2023, χρόνια πριν από τις αρχικές προβλέψεις.
Από απόσταση, ο ήλιος μπορεί να φαίνεται ήρεμος και σταθερός. Αλλά αν κάνετε ζουμ, το επίκενρτο του ηλιακού μας συστήματος βρίσκεται στην πραγματικότητα σε μια διαρκή κατάσταση ροής, μεταμορφώνεται με την πάροδο του χρόνου από μια ομοιόμορφη θάλασσα φωτιάς σε ένα χαοτικό συνονθύλευμα παραμορφωμένου πλάσματος και πάλι πίσω σε έναν επαναλαμβανόμενο κύκλο.
Κάθε 11 χρόνια περίπου, το μαγνητικό πεδίο του ήλιου μπερδεύεται σαν μια μπάλα από σφιχτά τυλιγμένα λαστιχάκια, μέχρι που τελικά σπάει και αναποδογυρίζει εντελώς – μετατρέποντας τον βόρειο πόλο σε νότιο και το αντίστροφο.
Κατά την προετοιμασία αυτής της γιγαντιαίας αντιστροφής, ο ήλιος αυξάνει τη δραστηριότητά του: εκτοξεύει πύρινες κηλίδες πλάσματος, αναπτύσσει σκοτεινές κηλίδες μεγέθους πλανήτη και εκπέμπει ρεύματα ισχυρής ακτινοβολίας.
Αυτή η περίοδος αυξημένης δραστηριότητας, γνωστή ως ηλιακό μέγιστο, είναι επίσης μια δυνητικά επικίνδυνη περίοδος για τη Γη, η οποία βομβαρδίζεται από ηλιακές καταιγίδες που μπορούν να διακόψουν τις επικοινωνίες, να βλάψουν τις υποδομές ενέργειας, να βλάψουν ορισμένα έμβια όντα (συμπεριλαμβανομένων των αστροναυτών) και να στείλουν δορυφόρους να πέσουν προς τον πλανήτη.
Και ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι το επόμενο ηλιακό μέγιστο μπορεί να έρθει νωρίτερα – και να είναι πολύ πιο ισχυρό – από ό,τι νομίζαμε.
Αρχικά, οι επιστήμονες προέβλεψαν ότι ο τρέχων ηλιακός κύκλος θα κορυφωνόταν το 2025.
Όμως μια πληθωρική συγκομιδή ηλιακών κηλίδων, ηλιακών καταιγίδων και σπάνιων ηλιακών φαινομένων υποδηλώνουν ότι το ηλιακό μέγιστο θα μπορούσε να φτάσει το νωρίτερο μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους – και αρκετοί ειδικοί δήλωσαν στο Live Science ότι είμαστε ελάχιστα προετοιμασμένοι.
Τι προκαλεί τον ηλιακό κύκλο;
Περίπου κάθε 11 χρόνια, ο ήλιος περνάει από ένα χαμηλό σημείο ηλιακής δραστηριότητας, γνωστό ως ηλιακό ελάχιστο, στο ηλιακό μέγιστο και πάλι πίσω.
Δεν είναι σαφές γιατί ακριβώς οι ηλιακοί κύκλοι διαρκούν τόσο πολύ, αλλά οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει το μοτίβο από τον πρώτο, που ονομάστηκε εύστοχα Ηλιακός Κύκλος 1, ο οποίος έλαβε χώρα μεταξύ 1755 και 1766.
Ο τρέχων κύκλος, ο Ηλιακός Κύκλος 25, ξεκίνησε επίσημα τον Δεκέμβριο του 2019, σύμφωνα με τη NASA.
Τι προκαλεί λοιπόν τις διακυμάνσεις του άστρου μας; “Όλα εξαρτώνται από το μαγνητικό πεδίο του ήλιου”, δήλωσε στο Live Science ο Alex James, ηλιακός φυσικός στο University College του Λονδίνου στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Στο ηλιακό ελάχιστο, το μαγνητικό πεδίο του ήλιου είναι ισχυρό και οργανωμένο, με δύο σαφείς πόλους, όπως ένας κανονικός διπολικός μαγνήτης, δήλωσε ο James.
Το μαγνητικό πεδίο λειτουργεί ως ένα “γιγαντιαίο πεδίο δυνάμεων” που συγκρατεί το υπέρθερμο πλάσμα του ήλιου, ή ιονισμένο αέριο, κοντά στην επιφάνεια, καταστέλλοντας την ηλιακή δραστηριότητα, πρόσθεσε.
Αλλά το μαγνητικό πεδίο σιγά-σιγά μπερδεύεται, με ορισμένες περιοχές να μαγνητίζονται περισσότερο από άλλες, είπε ο James.
Ως αποτέλεσμα, το μαγνητικό πεδίο του ήλιου εξασθενεί σταδιακά και η ηλιακή δραστηριότητα αρχίζει να αυξάνεται:
Το πλάσμα ανεβαίνει από την επιφάνεια του άστρου και σχηματίζει τεράστια μαγνητισμένα πέταλα, γνωστά ως στεμματικοί βρόχοι, που πιπερώνουν την κατώτερη ατμόσφαιρα του ήλιου. Αυτές οι πύρινες κορδέλες μπορούν στη συνέχεια να σπάσουν καθώς το μαγνητικό πεδίο του ήλιου ευθυγραμμίζεται εκ νέου, απελευθερώνοντας έντονες λάμψεις φωτός και ακτινοβολίας, γνωστές ως ηλιακές εκλάμψεις.
Μερικές φορές, οι εκλάμψεις φέρνουν επίσης τεράστια, μαγνητισμένα σύννεφα ταχέως κινούμενων σωματιδίων, γνωστά ως στεμματικές εκτοξεύσεις μάζας (CME).
Λίγα χρόνια μετά το μέγιστο, το μαγνητικό πεδίο του ήλιου “σπάει” και στη συνέχεια αναστρέφεται εντελώς.
Αυτό εγκαινιάζει το τέλος του κύκλου και την έναρξη ενός νέου ηλιακού ελάχιστου, δήλωσε ο James.
Για να προσδιορίσουν πού βρισκόμαστε στον ηλιακό κύκλο, οι ερευνητές παρακολουθούν τις ηλιακές κηλίδες – πιο σκοτεινές, ψυχρές, κυκλικές κηλίδες της επιφάνειας του τοπικού μας άστρου όπου σχηματίζονται στεμματικοί βρόχοι.
“Οι ηλιακές κηλίδες εμφανίζονται όταν ισχυρά μαγνητικά πεδία διαπερνούν την επιφάνεια του ήλιου”, δήλωσε ο James.
“Κοιτάζοντας αυτές τις ηλιακές κηλίδες μπορούμε να πάρουμε μια ιδέα για το πόσο ισχυρό και πολύπλοκο είναι το μαγνητικό πεδίο του ήλιου εκείνη τη στιγμή”.
Οι ηλιακές κηλίδες απουσιάζουν σχεδόν τελείως στο ηλιακό ελάχιστο και αυξάνονται σε αριθμό μέχρι να κορυφωθούν στο ηλιακό μέγιστο, αλλά υπάρχει μεγάλη διακύμανση από κύκλο σε κύκλο.
“Κάθε κύκλος είναι διαφορετικός”, δήλωσε ο James.
Ηλιακός κύκλος 25
Τον Απρίλιο του 2019, η Ομάδα Πρόβλεψης του Ηλιακού Κύκλου 25, η οποία αποτελείται από δεκάδες επιστήμονες της NASA και της Εθνικής Υπηρεσίας Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (NOAA), δημοσίευσε την πρόβλεψή της για τον Ηλιακό Κύκλο 25, υποδεικνύοντας ότι το ηλιακό μέγιστο θα ξεκινήσει πιθανότατα κάποια στιγμή το 2025 και θα είναι συγκρίσιμο σε μέγεθος με το μέγιστο του Ηλιακού Κύκλου 24, το οποίο κορυφώθηκε ασυνήθιστα αργά μεταξύ των μέσων του 2014 και των αρχών του 2016 και ήταν αρκετά αδύναμο σε σύγκριση με τα προηγούμενα ηλιακά μέγιστα.
Αλλά από την αρχή, η πρόβλεψη φαινόταν να μην ισχύει. Για παράδειγμα, ο αριθμός των παρατηρούμενων ηλιακών κηλίδων ήταν πολύ υψηλότερος από τον προβλεπόμενο.
Τον Δεκέμβριο του 2022, ο ήλιος έφθασε σε οκταετή κορύφωση των ηλιακών κηλίδων. Και τον Ιανουάριο του 2023, οι επιστήμονες παρατήρησαν υπερδιπλάσιο αριθμό ηλιακών κηλίδων από ό,τι είχε προβλέψει η NASA (143 παρατηρούμενες έναντι 63 εκτιμώμενων), με τους αριθμούς να παραμένουν σχεδόν το ίδιο υψηλοί κατά τους επόμενους μήνες.
Συνολικά, ο αριθμός των παρατηρούμενων ηλιακών κηλίδων ξεπέρασε τον προβλεπόμενο αριθμό για 27 συνεχόμενους μήνες.
Ενώ η πληθώρα των ηλιακών κηλίδων είναι μια σημαντική κόκκινη σημαία, δεν είναι η μόνη απόδειξη ότι το ηλιακό μέγιστο μπορεί να είναι σύντομα εδώ.
Ένας άλλος βασικός δείκτης της ηλιακής δραστηριότητας είναι ο αριθμός και η ένταση των ηλιακών εκλάμψεων.
Το 2022, υπήρξαν πενταπλάσιες ηλιακές εκλάμψεις κατηγορίας C και M σε σχέση με το 2021, ενώ χρόνο με το χρόνο αυξάνεται και ο αριθμός των πιο ισχυρών, των ηλιακών εκλάμψεων κατηγορίας Χ, σύμφωνα με το SpaceWeatherLive.com.
Το πρώτο εξάμηνο του 2023 καταγράφηκαν περισσότερες ηλιακές εκλάμψεις κλάσης Χ από ό,τι σε ολόκληρο το 2022, και τουλάχιστον μία έχει χτυπήσει απευθείας τη Γη.
(Οι κλάσεις ηλιακών εκλάμψεων περιλαμβάνουν τις κλάσεις A, B, C, M και X, με κάθε κλάση να είναι τουλάχιστον 10 φορές ισχυρότερη από την προηγούμενη).
Σημαντικές συνέπειες
Οι ηλιακές εκλάμψεις μπορούν επίσης να προκαλέσουν γεωμαγνητικές καταιγίδες – μεγάλες διαταραχές της γήινης μαγνητόσφαιρας που προκαλούνται από τον ηλιακό άνεμο ή τις CMEs.
Για παράδειγμα, στις 24 Μαρτίου, μια “αόρατη” CME χτύπησε τη Γη χωρίς προειδοποίηση και προκάλεσε την ισχυρότερη γεωμαγνητική καταιγίδα των τελευταίων έξι και πλέον ετών, η οποία δημιούργησε τεράστια σέλαρα ή βόρειο σέλας που ήταν ορατά σε περισσότερες από 30 πολιτείες των ΗΠΑ.
Η συνολική αύξηση του αριθμού των γεωμαγνητικών καταιγίδων φέτος προκάλεσε επίσης την αύξηση της θερμοκρασίας στη θερμόσφαιρα – το δεύτερο υψηλότερο στρώμα της γήινης ατμόσφαιρας – σε μέγιστο επίπεδο 20 ετών.
Τα σπάνια ηλιακά φαινόμενα γίνονται επίσης όλο και πιο συχνά κοντά στο ηλιακό μέγιστο – και αρκετά έχουν συμβεί τους τελευταίους μήνες.
Στις 9 Μαρτίου, ένας καταρράκτης πλάσματος ύψους 60.000 μιλίων (96.560 χιλιομέτρων) ανυψώθηκε πάνω από τον ήλιο και στη συνέχεια έπεσε πίσω προς αυτόν- στις 2 Φεβρουαρίου, μια τεράστια πολική δίνη, ή δακτύλιος φωτιάς, στροβιλίστηκε γύρω από τον βόρειο πόλο του ήλιου για περισσότερες από 8 ώρες- και τον Μάρτιο, ένας “ηλιακός ανεμοστρόβιλος” μαινόταν για τρεις ημέρες και ήταν ψηλότερος από 14 Γαίες στοιβαγμένες η μία πάνω στην άλλη.
Όλα αυτά τα στοιχεία υποδηλώνουν ότι το ηλιακό μέγιστο “θα κορυφωθεί νωρίτερα και θα κορυφωθεί υψηλότερα από ό,τι αναμενόταν”, δήλωσε ο James στο Live Science. Την άποψη αυτή συμμερίζονται και πολλοί άλλοι ηλιακοί φυσικοί, δήλωσαν οι ειδικοί στο Live Science.
Η ακριβής έναρξη του ηλιακού μέγιστου θα είναι πιθανότατα εμφανής μόνο όταν περάσει και η ηλιακή δραστηριότητα μειωθεί.
Ωστόσο, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Scott McIntosh, ηλιακό φυσικό και αναπληρωτή διευθυντή του Εθνικού Κέντρου Ατμοσφαιρικών Ερευνών στο Κολοράντο, προέβλεψε ότι το ηλιακό μέγιστο θα μπορούσε να κορυφωθεί αργότερα φέτος.
Οι προηγούμενοι κύκλοι δείχνουν ότι το ηλιακό μέγιστο μπορεί να διαρκέσει κάπου μεταξύ ενός και δύο ετών, αν και οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν με βεβαιότητα.
Πιθανές επιπτώσεις στη Γη
Έτσι, το ηλιακό μέγιστο μπορεί να έρθει ισχυρότερα και νωρίτερα από ό,τι περιμέναμε. Γιατί αυτό έχει σημασία;
Η απάντηση εξαρτάται πρωτίστως από το αν οι ηλιακές καταιγίδες θα χτυπήσουν τη Γη, δήλωσε στο Live Science ο Tzu-Wei Fang, ερευνητής στο Κέντρο Πρόβλεψης Διαστημικού Καιρού της NOAA, ο οποίος δεν συμμετείχε στην Ομάδα Πρόβλεψης του Ηλιακού Κύκλου 25.
Για να χτυπήσουν τη Γη, οι ηλιακές καταιγίδες πρέπει να είναι στραμμένες προς τη σωστή κατεύθυνση τη σωστή στιγμή.
Η αύξηση της ηλιακής δραστηριότητας καθιστά αυτό πιο πιθανό, αλλά δεν εγγυάται ότι ο πλανήτης θα χτυπηθεί με περισσότερες καταιγίδες, πρόσθεσε.
Αλλά αν μια ηλιακή καταιγίδα χτυπήσει, μπορεί να ιονίσει την ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης και να προκαλέσει μπλακ άουτ σε ραδιοφωνικές και δορυφορικές συσκευές.
Οι μεγάλες καταιγίδες που μπλοκάρουν τις συνδέσεις του πλανήτη με τους δορυφόρους μπορούν να αχρηστεύσουν προσωρινά τα ραδιοφωνικά συστήματα μεγάλης εμβέλειας και τα συστήματα GPS για το μισό πλανήτη, δήλωσε ο Fang.
Από μόνο του, αυτό είναι απλώς μια μικρή ενόχληση, αλλά αν ένα μακροχρόνιο μπλακ άουτ συνέπεσε με μια μεγάλη καταστροφή, όπως ένας σεισμός ή ένα τσουνάμι, τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να είναι καταστροφικά, πρόσθεσε.
Οι ισχυρές ηλιακές καταιγίδες μπορούν επίσης να δημιουργήσουν επίγεια ηλεκτρικά ρεύματα που μπορούν να προκαλέσουν ζημιές σε μεταλλικές υποδομές, συμπεριλαμβανομένων παλαιότερων ηλεκτρικών δικτύων και σιδηροδρομικών γραμμών, δήλωσε ο Fang.
Οι επιβάτες αεροπλάνων μπορεί επίσης να υποστούν υψηλότερα επίπεδα ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια ηλιακών καταιγίδων, αν και δεν είναι σαφές αν οι δόσεις θα είναι αρκετά υψηλές ώστε να έχουν επιπτώσεις στην υγεία, δήλωσε ο Fang.
Ωστόσο, τέτοιες αιχμές στην ακτινοβολία θα ήταν πολύ πιο σημαντικές για τους αστροναύτες που επιβαίνουν σε διαστημόπλοια, όπως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός ή η επερχόμενη αποστολή Άρτεμις στη Σελήνη.
Ως αποτέλεσμα, “οι μελλοντικές αποστολές θα πρέπει να λάβουν υπόψη τους τους ηλιακούς κύκλους”, πρόσθεσε.
Προηγούμενες έρευνες έχουν επίσης αποκαλύψει ότι οι γεωμαγνητικές καταιγίδες μπορούν να διαταράξουν τις μεταναστεύσεις των γκρίζων φαλαινών και άλλων ζώων που βασίζονται στις γραμμές του μαγνητικού πεδίου της Γης για την πλοήγησή τους, όπως οι θαλάσσιες χελώνες και ορισμένα πτηνά, γεγονός που μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες.
Μια ιονισμένη ανώτερη ατμόσφαιρα γίνεται επίσης πυκνότερη, γεγονός που μπορεί να δημιουργήσει πρόσθετη αντίσταση για τους δορυφόρους που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη.
Αυτή η πρόσθετη αντίσταση μπορεί να σπρώξει τους δορυφόρους ο ένας πάνω στον άλλο ή να τους αναγκάσει να βγουν από την τροχιά τους.
Για παράδειγμα, τον Φεβρουάριο του 2022, 40 από τους δορυφόρους Starlink της SpaceX κάηκαν στη γήινη ατμόσφαιρα όταν έπεσαν στη Γη κατά τη διάρκεια μιας γεωμαγνητικής καταιγίδας την επομένη της εκτόξευσής τους.
Και ο αριθμός των δορυφόρων έχει αυξηθεί εκθετικά σε σύγκριση με τους προηγούμενους ηλιακούς κύκλους, δήλωσε ο Fang.
Οι περισσότεροι λειτουργούν από εμπορικές εταιρείες που σπάνια συνυπολογίζουν τις διαστημικές καιρικές συνθήκες στον σχεδιασμό των δορυφόρων ή στα χρονοδιαγράμματα εκτόξευσης, πρόσθεσε.
“Οι εταιρείες θέλουν να εκτοξεύουν τους δορυφόρους το συντομότερο δυνατό για να διασφαλίσουν ότι δεν θα καθυστερήσουν τις εκτοξεύσεις πυραύλων”, δήλωσε ο Fang.
“Μερικές φορές είναι προτιμότερο γι’ αυτές να εκτοξεύσουν μια ομάδα και να χάσουν τους μισούς από το να μην εκτοξεύσουν καθόλου”. Όλα αυτά αυξάνουν τους κινδύνους μεγάλων συγκρούσεων ή αποδιοργάνωσης δορυφόρων κατά τη διάρκεια του ηλιακού μέγιστου, πρόσθεσε.
Οι πιθανότητες μιας υπερκαταιγίδας που συμβαίνει μία φορά τον αιώνα, όπως το συμβάν Carrington το 1859, αυξάνονται επίσης ελαφρώς κατά τη διάρκεια του ηλιακού μέγιστου, δήλωσε ο Fang.
Αν και είναι μακρινό ενδεχόμενο, μια τέτοια καταιγίδα θα μπορούσε να προκαλέσει ζημιές αξίας τρισεκατομμυρίων δολαρίων και να επηρεάσει σημαντικά την καθημερινή ζωή, πρόσθεσε.
Οι άνθρωποι μπορούν να κάνουν ελάχιστα για να προστατευτούν από ένα άμεσο χτύπημα ηλιακής καταιγίδας, αλλά μπορούμε να προετοιμαστούμε γι’ αυτές, αλλάζοντας τις τροχιές των δορυφόρων, προσγειώνοντας αεροπλάνα και εντοπίζοντας ευάλωτες υποδομές, δήλωσε ο Fang.
Ως αποτέλεσμα, απαιτούνται ακριβέστερες προβλέψεις του ηλιακού καιρού για να μας βοηθήσουν να προετοιμαστούμε για το χειρότερο, πρόσθεσε η ίδια.
Γιατί οι προβλέψεις ήταν λανθασμένες;
Εάν τόσα πολλά στοιχεία δείχνουν ότι το ηλιακό μέγιστο θα είναι ισχυρότερο και νωρίτερα από ό,τι είχε προβλεφθεί, γιατί οι επιστήμονες δεν το είδαν να έρχεται;
Μέρος του προβλήματος είναι ο τρόπος με τον οποίο οι επιτροπές πρόβλεψης καταλήγουν στις προβλέψεις τους, δήλωσε ο Scott McIntosh στο Live Science.
Τα μοντέλα της NASA και της NOAA έχουν ελάχιστα αλλάξει τα τελευταία 30 χρόνια, “αλλά η επιστήμη έχει αλλάξει”, δήλωσε ο McIntosh.
Τα μοντέλα χρησιμοποιούν δεδομένα από προηγούμενους ηλιακούς κύκλους, όπως ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων και η διάρκεια του κύκλου, αλλά δεν λαμβάνουν πλήρως υπόψη την ατομική εξέλιξη κάθε κύκλου, πρόσθεσε.
“Είναι κάπως σαν ένα μεγάλο παιχνίδι του “καρφώστε την ουρά στον γάιδαρο””, δήλωσε ο McIntosh, όπου ο “γάιδαρος” είναι το επερχόμενο ηλιακό μέγιστο και η ομάδα πρόβλεψης έχει κλείσει τα μάτια της, καθώς δεν χρησιμοποιεί όλες τις διαθέσιμες μεθόδους που έχει στη διάθεσή της.
Για παράδειγμα, ο τερματισμός στην αρχή του Ηλιακού Κύκλου 24 συνέβη αργότερα από το αναμενόμενο, γεγονός που επέτρεψε μικρότερη ανάπτυξη του μαγνητικού πεδίου κατά τη διάρκεια του Ηλιακού Κύκλου 24, με αποτέλεσμα ένα ασθενέστερο ηλιακό μέγιστο.
Όμως ο τερματιστής στην αρχή του Ηλιακού Κύκλου 25, ο οποίος συνέβη στις 13 Δεκεμβρίου 2021, ήταν νωρίτερα από το αναμενόμενο, γεγονός που οι ερευνητές εξέλαβαν ως ένδειξη ότι το ηλιακό μέγιστο θα ήταν ισχυρότερο από το προηγούμενο.
Από το τερματικό του 2021 και μετά, η ηλιακή δραστηριότητα αυξάνεται ταχύτερα από ό,τι αναμενόταν.
Ο τρόπος με τον οποίο εξελίσσεται ο Ηλιακός Κύκλος 25 υποδηλώνει ότι οι ηλιακοί τερματισμοί θα μπορούσαν να είναι ο καλύτερος τρόπος πρόβλεψης των μελλοντικών ηλιακών κύκλων, δήλωσε ο McIntosh.
Τον Ιούλιο του 2022, η NASA αναγνώρισε τη δουλειά που έγινε από τον McIntosh και τους συναδέλφους του και σημείωσε ότι η ηλιακή δραστηριότητα φαίνεται να αυξάνεται νωρίτερα από το αναμενόμενο.
Παρόλα αυτά, η NASA δεν έχει επικαιροποιήσει την πρόβλεψή της για το 2025 υπό το πρίσμα των δεδομένων του McIntosh και πιθανότατα δεν πρόκειται να ενσωματώσει τους τερματικούς παράγοντες σε μελλοντικές προβλέψεις, προέβλεψε ο McIntosh.
“Νομίζω ότι απλώς θα επιμείνουν στα μοντέλα τους”.
