În 2019, pe măsură ce Soarele se apropia de minimul în ciclul său magnetic de 11 ani, un grup de aproximativ doisprezece oameni de știință s-au adunat pentru a efectua o tradițională previziune a următorului maxim solar. Acum, după câțiva ani de creștere a activității solare, se conturează clar că prognoza oficială realizată de comitetul convocat de NASA, Administrația Națională Oceanică și Atmosferică (NOAA) și Serviciul Internațional pentru Mediu Spațial (ISES) a ratat ținta. Activitatea solară a depășit deja prognoza, atingând niveluri neîntâlnite în ultimii 20 de ani, iar maximul solar ar putea să apară în următorul an, cu luni înainte de programul estimat. “Cu siguranță, comitetul a subestimat-o”, spune Ilya Usoskin, un fizician de la Universitatea Oulu.
Această discrepanță subliniază importanța efectuării unor observații mai precise ale Soarelui și poate sugera existența unor factori necunoscuți care influențează dinamica gazului ionizat, care dă naștere câmpului magnetic al Soarelui. “Aș vrea să credem că facem progrese în înțelegerea dinamicii solare, dar mai avem mult de lucrat”, afirmă Mark Miesch, un fizician solar de la Universitatea Colorado Boulder.
Miza este foarte mare, deoarece în perioada de activitate maximă, Soarele emite mai frecvent furtuni de particule care pot afecta Pământul, punând în pericol sateliții, afectând transmisiile radio și suprasolicitând rețelele electrice. Din cauza ciclului anterior neobișnuit de blând, “am fost înșelați de o falsă siguranță”, avertizează Tamitha Skov, un heliophysicist la Universitatea Millersville.
De obicei, oamenii de știință monitorizează ciclurile solare numărând petele solare – explozii de activitate generate de buclele de câmp magnetic ale Soarelui. Numărul petelor solare crește în timpul unui ciclu solar și apoi scade aproape la zero pe măsură ce activitatea magnetică se reduce. Când comitetul de previziune NASA-NOAA-ISES s-a întrunit în 2019, au analizat aproximativ 60 de modele de previziune diferite, fiecare oferind o estimare a numărului maxim de pete solare și a momentului când acestea vor apărea.
Unele dintre aceste modele sunt pur statistice, realizând previziuni prin extrapolarea secolelor de observații ale petelor solare. Altele se bazează pe “precursori” observabili, considerați a fi corelați cu ciclul solar, cum ar fi forța câmpului magnetic la polii Soarelui în timpul minimului solar. Pe măsură ce ciclul progresează, acest “câmp săditor” devine mai puternic pe măsură ce liniile sale de câmp sunt înfășurate într-o formă de gogoașă de modul în care Soarele se rotește – mai rapid la ecuator decât la poli. O a treia categorie se bazează pe modele avansate de calculatoare care funcționează asemenea modelelor climatice, absorbând cât mai multe date observabile posibile și folosind legile fizicii pentru a simula dinamica Soarelui și schimbările câmpurilor magnetice.
După o săptămână de discuții privind avantajele diferitelor abordări, comitetul a votat și a ajuns la un consens: numărul lunar al petelor solare va atinge aproximativ 115 undeva în jurul lunii iulie 2025 – ceea ce înseamnă că este un ciclu relativ slab, asemănător cu cel precedent. Cu toate acestea, Soarele s-a trezit deja mai devreme și este mai activ decât se anticipa. În iulie avea deja 159 de pete solare, iar în august 115.
“Am făcut o previziune perfectă? Nu”, explică Lisa Upton, un fizician de la Southwest Research Institute care a co-prezidat comitetul. “Dar având în vedere nivelul de incertitudine asociat cu ceea ce încercăm să facem aici, este o previziune destul de bună.”
Upton consideră că unul dintre motivele pentru care previziunea comitetului a fost suboptimală este calitatea și durabilitatea observațiilor care susțin și alimentează modelele precursorilor și dinamicii, în special forța câmpului magnetic polar. Aceste valori provin în principal de la Observatorul Solar Wilcox, care poate detecta amprenta câmpului polar în spectrul luminii solare. Cu toate acestea, telescopul are o rezoluție relativ scăzută și un câmp de vedere limitat. Conceptele de misiune ale NASA, cum ar fi Firefly și Solaris, ar putea trimite nave spațiale mai aproape de Soare pentru a investiga câmpurile polare direct, dar acestea se află încă în faza de dezvoltare.
Alți cercetători suspectează că problema este mai adâncă. Relația dintre câmpurile magnetice polare și activitatea solară ulterioară se bazează pe măsurători efectuate pe o perioadă de doar câteva decenii, iar alți factori pot influența situația. Indicii sunt furnizați de observațiile realizate sub conducerea lui Scott McIntosh, un fizician solar și director adjunct al Centrului Național pentru Cercetarea Atmosferei.
Timp de două decenii, el și colegii săi au urmărit milioane de “puncte luminoase” în imagini cu ultraviolete extreme ale Soarelui, pe care cred că urmează benzile de câmp magnetic care circulă sub suprafața Soarelui. Aceste puncte luminoase par să urmeze un model pe parcursul a două cicluri solare: Clusterele apar la latitudini medii la începutul primului ciclu solar. Apoi migrează spre ecuator pe măsură ce activitatea solară atinge maximul, scade și atinge din nou maximul. La sfârșitul celui de-al doilea ciclu, punctele dispar brusc în ceea ce cercetătorii numesc un “eveniment terminator”. Imediat după acest eveniment, punctele luminoase reapar la latitudini medii și încep ciclul din nou.
McIntosh crede că modelul dublu-ciclu înseamnă că benzile de câmp de bază din ciclurile următoare trebuie să interacționeze – uneori constructiv, conducând la o activitate solară crescută. El crede că momentul evenimentelor consecutive terminator poate fi folosit pentru a prezice această interferență – și înălțimea și momentul maximului solar următor. După ce au observat cel mai recent eveniment terminator în decembrie 2021, el și colegii săi au prezis că petele solare ale acestui ciclu vor ajunge la aproximativ 184 undeva la începutul anului 2024.
“Este un model fascinant și ceva care va provoca teoria dinamului”, spune Miesch. Dibyendu Nandi, un astrofizician de la Institutul Indian de Știință Educație și Cercetare Kolkata care a lucrat la modelele de dinamă folosite în previziunea comitetului din 2019, nu crede în puterea predictivă a evenimentelor terminator. Cu toate acestea, el crede încă că punctele luminoase pot fi un semnal important. “Cred că au ceva în mânecă”, spune el.
Simulările dinamului au făcut progrese semnificative în ultimul deceniu și prevăd acum destul de precis câmpurile semințelor polare, susține Nandi. Dacă activitatea solară în ansamblu continuă să crească mult dincolo de previziuni, oamenii de știință ar putea să-și reconsidere concepția despre câmpurile polare ca singurul factor care conduce ciclul solar. Poate că, așa cum sugerează observațiile lui McIntosh, interacțiunea câmpurilor magnetice persistente din interiorul Soarelui lasă o amprentă asupra ciclului următor. Aceasta este o posibilitate pe care Nandi o investighează acum în modelele sale.
“Dacă există o certitudine în acest domeniu al previziunii”, conchide Nandi, “este că ar trebui să fim întotdeauna pregătiți să fim dovediți greșit și să ne întoarcem la planșele noastre.”
