2019-ben, amikor a Nap 11 éves mágneses aktivitási ciklusának minimumához közeledett, egy tucatnyi kutató összegyűlt eddigre hagyománnyá feladat elvégzésére: megkísérelték előre jelezni a következő csúcspont időszakát. Azóta eltelt néhány év, és egyre világosabbnak tűnik, hogy a NASA, a NOAA és az ISES tagjaiból összeállított testület hivatalos előrejelzése célt tévesztett. A Nap aktivitása máris meghaladja a jóslatokat, és 20 éve nem látott szintet ért el, a naptevékenység maximuma pedig már a következő évben bekövetkezhet, hónapokkal a várt előtt.
Az ellentmondásos eredmények rávilágítanak arra, hogy milyen nagy szükség van a Nap alaposabb megfigyelésére. A várttól eltérő viselkedés azt is jelezheti, hogy ismeretlen tényezők befolyásolják az ionizált gáz kavargását, amely a Nap mágneses terét gerjeszti.
„Szeretném azt hinni, hogy jól haladunk a dinamó működésének megértése felé, de még rengeteg a tennivaló”
– mondja Mark Miesch, a Coloradói Egyetem napfizikusa.
Űrmeteorológia
Az űridőjárás pontosabb előrejelzésében a tét nem kicsi. Csúcstevékenysége idején a Napból gyakrabban szabadulnak el olyan részecskeviharok, amelyek elérhetik a Földet, műholdakat fenyegethetnek, zavarhatják a rádióadásokat és túlterhelhetik az elektromos hálózatokat. Az előző ciklus ráadásul szokatlanul enyhe volt, ami hamis képet adhat arról, hogy mennyire nagy hatásúak lehetnek ezek az események, mondja Tamitha Skov, a Millersville Egyetem napfizikusa.
A szakértők általában a napfoltok számlálásával követik nyomon a napciklus állását. A napfoltok a környezetüknél alacsonyabb hőmérsékletű, sötétebb foltok, amelyek hátterében mágneses mező helyi anomáliái állnak. Számuk a napciklus során emelkedik, majd a mágneses aktivitás csökkenésével a nullához közelít. Amikor a NASA-NOAA-ISES előrejelző testülete 2019-ben összeült, mintegy 60 különböző modellt elemeztek, amelyek mindegyike becslést kínált a napfoltok számának alakulásával és maximumával kapcsolatban.
A modellek némelyike tisztán statisztikai jellegű, ezekben évszázados napfoltmegfigyelések extrapolálásával készítik az előrejelzéseket. Mások megfigyelhető „prekurzorokra” támaszkodnak, amelyekről úgy gondolják, hogy összefüggnek a napciklussal, például a mágneses mező erősségére a Nap pólusainál a napminimum idején. A ciklus előrehaladtával ez a „mezőmag” egyre erősebbé válik, mivel a Nap forgása miatt az erővonalak fánk alakúra tekerednek, mivel az egyenlítőnél nagyobb a sebesség, mint a pólusoknál. Egy harmadik kategória fejlett számítógépes modellekre támaszkodik, amelyek az éghajlati modellekhez hasonlóan működnek, a lehető legtöbb megfigyelhető adatot veszik alapul, majd a fizika törvényei alapján szimulálják a Nap dinamóját és a változó mágneses mezőt.
Miután egy hét alatt megvitatták a különböző megközelítések előnyeit, a testület szavazott, és konszenzusra jutott: a havi napfoltok száma körülbelül 115-nél fog tetőzni, valamikor 2025 júliusa körül, ami egy viszonylag gyenge ciklust jelent, hasonlóan az előzőhöz.
A Nap azonban már most is gyorsabban ébred, és a vártnál élénkebb. Júliusban 159, augusztusban pedig 115 napfoltot észleltek.
Bonyolódó kép
Lisa Upton fizikus, a testület társelnöke szerint figyelembe véve a bizonytalansági szintet, valójában elég jó előrejelzést adtak. A probléma szerinte a prekurzor- és dinamómodellekhez használt megfigyelések minősége és mennyisége. A legfontosabb értékek elsősorban a Wilcox Napobszervatóriumból származnak, amely a napfény spektrumán keresztül vizsgálja a poláris mező állapotát. A teleszkóp azonban viszonylag gyenge felbontású és korlátozott látószögű. A NASA-nak vannak ugyan tervezett küldetései, például a Firefly és a Solaris, amelyek keretében űrszondákat küldenének a Nap közelébe, hogy közvetlenül vizsgálják annak poláris mezőit, de ezek még nagyon kezdetleges fázisban vannak.
Más kutatók mélyebb problémát sejtenek az előrejelzés kudarcának hátterében. A sarki mágneses mezők és a későbbi naptevékenység közötti kapcsolat értelmezése mindössze néhány évtizednyi mérésen alapul, és más tényezők is szerepet játszhatnak a zajló folyamatokban. Scott McIntosh napfizikus és társai például két évtized alatt több millió fényes pontot követtek nyomon a Napról az extrém ultraibolya tartományban készült képeken, amelyekről úgy vélik, hogy a Nap felszíne alatti mágneses mező sávjait jelzik.
Úgy tűnik, hogy ezek a fényes pontok két napciklusnyi idő alatt írnak le egy ismétlődő mintát. Az első napciklus kezdetén a középső szélességi körök körül csoportokban jelennek meg, ezután az egyenlítő felé vándorolnak, ahogy a naptevékenység tetőzik, csökken, majd ismét tetőzik. A második ciklus végén a pontok hirtelen eltűnnek, majd közvetlenül ezután az esemény után a fényes pontok újra megjelennek a középső szélességi körök vidékén, és újrakezdik a ciklust.
McIntosh úgy véli, hogy a két ciklusos mintázat azt jelenti, hogy az egymást követő ciklusok sávjainak kölcsönhatásban kell lenniük – ami időnként fokozott naptevékenységhez vezet. És azt is gondolja, hogy a pontok eltűnésének egymást követő időpontjai felhasználhatók lehetnek ennek a kölcsönhatásnak – és a következő napmaximum mértékének és időpontjának – az előrejelzésére.
Miután 2021 decemberében észlelték a legutóbbi ilyen eseményt, ő és kollégái azt jelezték előre, hogy ebben a ciklusban a napfoltok száma körülbelül 184-nél fog tetőzni valamikor 2024 eleje környékén.
Miesch lenyűgözőnek tartja McIntoshék munkáját, és úgy gondolja, hogy eredményeik komolyan megkérdőjelezhetik a dinamóelméletet. Dibyendu Nandi asztrofizikus, a 2019-es előrejelzés során használt dinamómodellek egyikének kidolgozója szintén fontosnak gondolja a fényes pontok viselkedését. „Azt hiszem, itt valami nagyon fontosra jöttek rá” – mondja.
***
A dinamószimulációk az elmúlt évtizedben nagyot fejlődtek, és mostanra elég jól megjósolják a sarki mezőmagok viselkedését, mondja Nandi. Ha azonban a naptevékenység továbbra is az előrejelzésektől nagyon eltérően alakul, a kutatóknak újra kell gondolniuk, hogy valóban a poláris mezők jelentik-e az egyetlen fontos tényezőt, ami a napciklust mozgatja, teszi hozzá a kutató. Talán, ahogy McIntosh megfigyelései is sugallják, a Nap belsejében levő mágneses mezők kölcsönhatása nyomot hagy a következő cikluson. Ezt a lehetőséget már Nandi és társai is vizsgálják modelljeikben.
„Ha van egy bizonyosság az előrejelzések ezen a területén, akkor az az, hogy mindig készen kell állnunk arra, hogy bebizonyosodik, tévedünk, és vissza kell térnünk a rajzasztalhoz”
– mondja a szakértő.
