Forskare från universitetet i Graz, Kanzelhöhe observatorium, Skoltech, och World Data Center SILSO vid Royal Observatory of Belgium, har presenterat katalogen över hemisfäriska solfläcksnummer. Det kommer att möjliggöra mer exakta förutsägelser av solcykeln och rymdvädret, som kan påverka mänskligt skapad infrastruktur både på jorden och i omloppsbana. Studien kom ut i Astronomi &Astrofysik tidning, och katalogen är tillgänglig från SILSO – World Data Center för produktion, bevarande, och spridning av det internationella solfläcksnumret.

Vår sol är en stor kokande gasboll, de flesta är så varma att elektroner slits av från atomer, skapa en cirkulerande blandning av laddade partiklar, kallas plasma. Dessa rörliga laddningar ger solen ett enormt magnetfält, som hopar sig när det stiger upp från solens inre och skapar mörka områden som kallas solfläckar på ytan.

Solfläckar är de primära källorna till solflammor och koronala massutkastningar, eller CME. Dessa är enorma magnetiska moln av plasma som frigörs från solen med höga hastigheter. När den riktas mot jorden, de orsakar kraftiga magnetiska störningar som kan skada utrustningen på satelliter, oförmögen telekommunikation, och till och med orsaka strömavbrott i en stad – med förödande effekter på ekonomin.

Uppkomsten och försvinnandet av solfläckar varierar beroende på en cykel på cirka 11 år. Det börjar med nästan inga solfläckar. Allt eftersom det fortskrider, fler och fler fläckar dyker upp på de mellersta breddgraderna och vandrar till solens ekvator. Eftersom solens ekvator roterar snabbare än polerna, dess magnetfält blir intrasslat och förstärks i buntar under cykelns gång. Så småningom, fältlinjebuntarna blir tillräckligt starka för att tryckas ut genom fotosfären som slingor som fångar och skjuter ut plasma som CME.

Övervakning av solfläckar är därför avgörande för att förutsäga farliga rymdväderhändelser och deras effekter på flygresenärer, astronauter, och utrustningen och infrastrukturen – både på jorden, i omloppsbana, och på långvariga rymduppdrag.

Ursprungligen observerad av Galileo på 1600-talet, solfläckar övervakas nu dagligen av cirka 80 observatorier över hela världen. World Data Center SILSO vid Royal Observatory of Belgium är det globala navet för all solfläcksdata. Systematiska data om det totala antalet solfläckar finns tillgängliga från och med 1700-talet. Dock, nyare modeller tyder på att solaktivitet bättre förstås som ett samspel mellan aktiviteterna på norra och södra halvklotet betraktat separat. Sådana uppgifter är mycket mer knapphändiga, med det viktigaste solaktivitetsindexet – det internationella solfläcksnumret – registrerar bara antalet solfläckar per halvklot sedan 1992.

Författarna till den senaste studien i Astronomi &Astrofysik kom på en metod för att avsevärt utöka tillgängliga data genom att rekonstruera historiska halvklotssolfläckar. Som ett resultat, de släppte en kontinuerlig katalog med dagliga och månatliga data om antalet solfläckar på norra och södra halvklotet som går tillbaka till 1874. Teamet visade sin höga överensstämmelse med befintliga hemisfäriska data och visade att solcykelförutsägelser verkligen är mer exakta när utvecklingen av antalet solfläckar betraktas separat för de två hemisfärerna.

"Vår sol är en spännande stjärna, och dess fysik är både enkel och komplicerad. Vi har lärt oss från vår studie att vi kan få en bättre förståelse för den långsiktiga utvecklingen av solens aktivitet genom att helt enkelt först behandla de två halvklotet separat och först därefter summera båda bidragen för att få den totala aktiviteten. De nyligen rekonstruerade uppgifterna om antalet halvklotiga solfläckar kommer att vara tillgängliga för forskarsamhället, och vi tror att de kan ge en viktig grund för att utveckla nya, mer exakta förutsägelsescheman för solaktivitet, sa Astrid Veronig, huvudförfattaren till studien, professor vid universitetet i Graz, och chef för Kanzelhöhe-observatoriet för sol- och miljöforskning.

Skoltechs doktorand och studiemedförfattare Shantanu Jain lyfte fram den praktiska nyttan av den nya katalogen:"Vi tror att den här nya katalogen kommer att vara avgörande för att exakt förutsäga rymdväder eftersom vi nu har kontinuerliga hemisfäriska data för en längre period för att göra en meningsfull solcykel förutsägelser. Om vi ​​skulle möta extrema solutbrott i dagens tidsålder av tekniskt beroende, det kan lätt slå ut våra elnät, satellitkommunikation, internet, och orsaka ekonomiska förluster på upp till biljoner dollar. En korrekt förutsägelse av rymdväder kan hjälpa oss att förbereda oss och undvika ett sådant scenario."

"För permanent teknisk infrastruktur, för långsiktiga problem som ozonnedbrytning eller klimat, och med tanke på framtida långvariga bemannade rymduppdrag till månen eller Mars, det finns ett växande behov av prognoser på medellång och lång sikt av trenden för solaktivitet under de närmaste månaderna eller åren. Som en del av en framväxande disciplin som kallas 'rymdklimat, " sådana långsiktiga förutsägelser om solcykelns styrka kan bara vila på en detaljerad kunskap om den faktiska utvecklingen av många tidigare solcykler. Vår nya utökade dataserie är ett av nyckelstegen i de växande ansträngningarna att återbesöka och fullt ut utnyttja äldre datainsamlingar med hjälp av 2000-talets moderna verktyg, ", kommenterade studiens medförfattare och chefen för World Data Center SILSO Frédéric Clette.

"För närvarande, vi förstår fortfarande inte helt hur soldynamon fungerar och hur solens magnetfält genereras under den 11-åriga solcykeln. Alla planeter i vårt solsystem kretsar runt solen i ett så kallat ekliptikplan. Det betyder att observatorier på jorden eller instrument ombord på någon satellit som kretsar runt jorden som gör bilder av solen aldrig riktigt ser vad som händer på solpolerna. Dock, i februari 2020 lanserades ett banbrytande rymduppdrag – Solar Orbiter – för att flyga mycket nära solen. Den kommer att utföra gravitationsmanövrar för att nå ut ur ekliptikan och skymta polerna för första gången i historien. Det första polarpasset förväntas äga rum i mars 2025 med rymdfarkosten att nå en lutning på 17 grader över ekliptikplanet och öka till 33 grader i juli 2029. Vi tror att den nyutvecklade produkten av halvklotets solfläcksnummer tillsammans med de aldrig tidigare skådade observationerna och fundamentalt ny kunskap från Solar Orbiter kommer att hjälpa oss att utveckla solcykelstudier och rymdväderförutsägelser. Och vilka stormar än kan rasa, vi önskar alla bra väder i rymden, " sa Tatiana Podladchikova, en medförfattare till tidningen och biträdande professor vid Skoltech Space Center.