Solen har gått in i sin 25:e solcykel och är på väg att vakna. Under de senaste åren har vår stjärna varit ganska sömnig, med få solfläckar, ljusa flammor eller massiva utstötningar av magnetiserad plasma som kommer från dess yta. Denna tysta period är känd som solminimum, men det börjar bli varmt igen.

Experter på Solar Cycle 25 Prediction Panel meddelade nyligen att solen officiellt har gått in i en ny cykel, det är 25:e sedan vi har haft tillräckligt med data för att känna igen dem på ett tillförlitligt sätt. Även om vi kan förvänta oss att rymdvädret kommer att bli mer spännande under de närmaste åren, med maximal solfläcksaktivitet förväntad 2025, panelen kom till enighet om att denna nästa cykel kommer att vara mycket lik den föregående, båda i allmänhet svagare än den genomsnittliga solcykeln.

"Medan små och medelstora solstormar är mer sannolika under hög solaktivitet, " förklarar Juha-Pekka Luntama, Chef för ESA:s rymdväderkontor, "det är viktigt att komma ihåg att enskilda stora solhändelser, enorma bloss och koronala massutkastningar, kan hända när som helst, oberoende av var vi är i solcykeln eller hur stark cykeln blir."

Om sådana solstormar påverkar jorden, de kan skapa geomagnetiska stormar i vår magnetosfär. Även om goda nyheter för norrskensjägare, dessa stormar kan störa och till och med skada elnät på jorden och satelliter i omloppsbana, och de viktiga tjänster de tillhandahåller.

Upprepad men ändå oförutsägbar

Som en stångmagnet du kan ha använt i skolan, solen har ett magnetfält med nord- och sydpoler, och magnetfältslinjer som sträcker sig långt bortom själva stjärnan och förbinder polarområdena.

Dessa poler har en mystisk tendens att byta plats, med norr blir söder och söder blir norr, i en cykel som varar i genomsnitt cirka 11 år. Magnetfältsvängningen inträffar vid toppen av varje solcykel, solmaximum, när aktiviteten är högst. Efter vändningen, aktiviteten saktar ner för solminimum och en ny cykel börjar.

Vi har studerat solen i århundraden, men den exakta mekanismen för denna magnetfältsvängning förblir ett ämne för vetenskaplig debatt och teori. En av nyckelfrågorna för ESA:s Solar Orbiter-uppdrag är att förstå vad som driver solcykeln, och genom att titta på polarområdena hoppas vi kunna lära oss mer om hur magnetfältet – som driver solaktiviteten – genereras.

solfläckar är ett användbart verktyg för att avgöra var solen befinner sig i sin cykel. De tillfälliga mörka fläckarna på solytan är fläckar av intensiv magnetisk aktivitet, något kallare än materialet runt dem och ser därför mörkare ut än omgivande områden. Dessa övergående fläckar korrelerar direkt med solaktivitet, eftersom de flesta solflammor och koronala massutkast härrör från solfläcksgrupperingar, även kallade "aktiva regioner".

Aktiva regioner, bloss och utstötningar följer den allmänna solfläckscykeln, vilket betyder att det finns fler under solmaximum och färre under solminimum. Dock, gigantiska bloss och koronala massutkastningar är statistiskt lika sannolikt att inträffa när som helst, oberoende av styrkan i en cykel. Så, vi måste alltid vara beredda på "dåligt" rymdväder.

Cykel 25

Den senaste solcykeln, nummer 24, var fast besluten att ha slutat i december 2019 när det genomsnittliga antalet solfläckar från denna cykel nådde ett minimum och de första solfläckarna i den nya cykeln började dyka upp.

En ny solcykel anses starta när nya fläckar som dyker upp på medelbreddgrader på solens yta har motsatt magnetisk polaritet än solfläckarna från föregående cykel. Men eftersom antalet solfläckar fluktuerar dag för dag och vecka för vecka, forskare använder ett rullande medelvärde, vilket innebär att det tar några månader innan tydliga mönster i aktiviteten blir tydliga.

Att förutsäga hur aktiv solen kommer att bli vid toppen av en cykel är en notoriskt svår uppgift. Precis som vädret på jorden, Långsiktiga solprognoser är svåra att samla in, även om vi vet att det finns allmänna säsonger av beteende.

Även om konsensus om solcykel 25 är att den kommer att likna den förra, denna förutsägelse kommer med mer osäkerhet än de flesta eftersom solcykel 25 kommer efter en allmän nedgång i topp solaktivitet. I detta skede, nästa solcykel kan fortsätta den nedåtgående trenden mot cykler med svagare aktivitet än genomsnittet, eller det kan markera början på en serie mer aktiva cykler.

Jordpåverkan

När solaktiviteten ökar, solen kommer att sända ut mer högenergipartikelstrålning och materia till solsystemet. Från vår position på jorden, den tredje klippan från solen, varje direktträff kommer att få konsekvenser för vårt magnetfält – lagret runt jorden som skyddar oss från solens utbrott – vilket skapar geomagnetiska stormar.

Dessa stormar har potential att orsaka allvarliga problem för moderna tekniska system, störa eller skada satelliter i rymden och den mångfald tjänster – som navigation och telekom – som är beroende av dem. Geomagnetiska stormar kan också släcka kraftnät och radiokommunikation, samt skapa en strålningsrisk för astronauter i rymden, till och med serverar potentiellt skadliga doser av strålning till astronauter på framtida uppdrag till månen eller Mars.

Lyckligtvis, sådana händelser kommer med en viss varning - komplexa solfläcksgrupper bubblar upp från under solytan och lämnar mörka mönster över skivan.

Även om de inte kan stoppas, förvarning om kommande solstormar skulle ge operatörer av satelliter, kraftnät och telekommunikationssystem, såväl som rymdfarare, tid att vidta skyddsåtgärder.

ESA:s Space Safety-program planerar ett unikt uppdrag som kommer att göra just detta. Lagrange-uppdraget kommer att göra välbehövliga observationer av solen från en unik utsiktspunkt, den femte Lagrangepunkten. Tittar på vår sol sida på, Lagrange-uppdraget kommer att få en förhandstitt på solaktiviteten innan den roterar mot jorden, samla in de tidiga uppgifter som behövs för att ge sådana förvarningar.

Titta på solen från den femte Lagrangepunkten, rymdfarkosten kommer att upptäcka solhändelser och deras utbredning mot jorden med högre noggrannhet än vad som är möjligt idag, överföra data hem och distribuera dem till ESA:s Space Weather Service Network i nästan realtid, för att generera varningar och prognoser.