En ultraviolett bild av solen som visar ett koronalt hål - ett mörkt område, ses här på solens nordpol med NASA:s Solar Dynamics Observatory. Koronala hål är områden där det försvagade magnetfältet tillåter en starkare solvind att komma fram. Astronomer har hittat samband mellan koronala hål nära solens ekvator och de elva och tjugotvå åriga solcyklerna. Kredit:NASA, SDO
Solfläckar sågs först av Galileo, och på 1700-talet drog Rudolf Wolf slutsatsen från sin studie av tidigare observationer att det fanns en ungefär elva år lång solcykel av aktivitet. 1919 hittade astronomen George Ellery Hale en ny solperiodicitet, den tjugotvååriga solmagnetiska cykeln som är sammansatt av två elvaårscykler och idag kallas Hale-cykeln. Den elvaåriga cykeln är en komplex dynamoprocess där solens vridna magnetfält vänder i motsatt riktning som ett resultat av kombinationen av solens differentiella rotation och konvektionen i dess atmosfär. Sedan, efter en andra cykel, den ursprungliga polariteten återvinns.
Cykeln kännetecknas av periodiska förändringar i solaktiviteten såsom antalet solfläckar och aktiva regioner (ensembler av magnetiska strukturer med loopar); under perioden med maximal aktivitet når antalet solfläckar ett maximum. Antalet koronala hål ger ytterligare ett mått på aktivitet, ett koronalt hål är ett mörkare område av kallare gas på solens yta. Under maximal aktivitet, koronala hål finns på låga breddgrader av solen med färre av dem vid polarområdena.
Energiska händelser på solen som utbrott, bloss, och koronala massutkastningar toppar vid eller nära tider för solmaximum; samtidigt försvagas vissa strukturer i magnetfältet till noll styrka och ökar sedan men med motsatt tecken. En särskilt kraftig solvind kan fly under dessa perioder av svaga magnetfält och dess laddade partiklar kan sedan resa ut i rymden och mot jorden. Koronala hål är nyckelstrukturer som indikerar dessa försvagade fält. CfA astronomer Nishu Karna, Steven Saar, och Ed DeLuca och ett team av kollegor utförde en statistisk studie av de koronala hålen nära ekvatorialregionen, och aktiva regioner, under den maximala fasen av de senaste fyra solcyklerna som sträcker sig över åren från 1979-2015.
Forskarna fann en stark negativ korrelation mellan antalet ekvatoriska koronala hål och aktiva regioner samt statistiskt signifikanta skillnader i egenskaperna hos de två elvaåriga cyklerna i Hale-cykeln. Till exempel, de undersökte de föränderliga avstånden ("parningar") mellan ekvatoriska koronala hål och aktiva regioner och hittade fler av de nära parningarna under aktivitetstoppen i ena halvan av Hale-cykeln...men inte i den andra. Det viktigaste, under dessa aktiva tider ökar också solvindsflödet och vindtrycket avsevärt. Resultaten leder till viktiga insikter om hur solaktiviteten påverkar jorden och lyfter fram viktiga processer som fortfarande inte förstås som de olika beteendena i de två halvorna av Hale-cykeln.