Die lange Pause in den Sonnenflecken am Ende des Sonnenzyklus 23 war nicht nur ein Futter für globale Abkühlungsvorhersagen - sie gab den Sonnenphysikern viel zu studieren. Der Hauptautor Dibyendu Nandy vom indischen Institut für naturwissenschaftliche Bildung und Forschung in Kalkutta und seine Kollegen berichten in Natur Heute kann die lange Reihe sonnenfleckenfreier Tage zwischen den Sonnenzyklen 23 und 24 direkt mit der Geschwindigkeit des Nord-Süd-Plasmaflusses zum Sonnenäquator korrelieren. Ihre Collage oben zeigt Magnetfelder im Inneren der Sonne, die mit einem Solardynamomodell (Mitte) und der beobachteten Sonnenkorona in zwei verschiedenen Phasen der Sonnenaktivität simuliert wurden: Eine Ruhephase während des jüngsten, ungewöhnlich langen Minimums rechts, und eine vergleichsweise aktive Phase nach dem Minimum links.
Die magnetische Aktivität der Sonne variiert periodisch und zeigt einen Zyklus von ~ 11 Jahren, der durch Beobachtung der Häufigkeit und Position von Sonnenflecken überwacht werden kann. Sonnenflecken sind stark magnetisierte Regionen, die durch das interne Magnetfeld der Sonne erzeugt werden. Sie sind die Orte von Sonnenstürmen, die wunderschöne Auroren erzeugen, aber auch eine Gefahr für Satelliten, Navigationstechnologien wie GPS und Kommunikationsinfrastrukturen darstellen.
Gegen Ende des Sonnenzyklus 23, der 2001 seinen Höhepunkt erreichte und 2008 abbrach, trat die Aktivität der Sonne in ein längeres Minimum ein, das durch ein sehr schwaches polares Magnetfeld und eine ungewöhnlich große Anzahl von Tagen ohne Sonnenflecken gekennzeichnet war: 780 Tage zwischen 2008 und 2010 Bei einem typischen Sonnenminimum geht die Sonne etwa 300 Tage lang fleckenfrei, wodurch das letzte Minimum das längste seit 1913 ist.
Die Autoren der Studie führten magnetische Dynamosimulationen von 210 Sonnenfleckenzyklen über einen Zeitraum von etwa 2.000 Jahren durch, während sie die Geschwindigkeit des solaren internen meridionalen (Nord-Süd-) Plasmastroms variierten. Das Plasma der Sonne fließt ähnlich wie die Meeresströmungen der Erde: Es steigt am Äquator an, strömt zu den Polen, sinkt dann und fließt zurück zum Äquator. Bei einer typischen Geschwindigkeit von 40 Meilen pro Stunde dauert es ungefähr 11 Jahre, um eine Schleife zu erstellen.
Nandy und seine Kollegen entdeckten, dass die Plasmaflüsse der Sonne wie ein defektes Förderband schneller und langsamer werden, wahrscheinlich aufgrund einer komplizierten Rückkopplung zwischen dem Plasmastrom und den solaren Magnetfeldern.
"Es ist wie eine Produktionslinie - eine Verlangsamung bringt Abstand zwischen dem Ende des letzten Sonnenzyklus und dem Beginn des neuen", sagte der Co-Autor der Studie, Andres Munoz-Jaramillo, ein Gastwissenschaftler am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics .
Insbesondere schreiben die Autoren, dass ein schneller meridionaler Fluss in der ersten Hälfte eines Zyklus, gefolgt von einem langsameren Fluss in der zweiten Hälfte, zu einem tiefen Sonnenfleckenminimum führt - und die beobachteten Eigenschaften des minimalen Zyklus 23 reproduzieren kann.
Nandy und seine Kollegen sagen, dass fortgesetzte Sonnenbeobachtungen der Schlüssel zur Bestätigung und Ausarbeitung der Modellierungsergebnisse sein werden.
"Wir gehen davon aus, dass das kürzlich von der NASA gestartete Solar Dynamics Observatory genauere Einschränkungen für die Struktur der Plasmaströme tief im Solarinneren bieten wird, die zur Ergänzung dieser Simulationen nützlich sein könnten", schreiben sie.
Quelle: Nature und das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
