آیا اوج فعالیت خورشیدی پشت سر گذاشته شده است؟

ما می‌دانیم که خورشید وارد مرحله اوج فعالیت خود شده است که به آن حداکثر خورشیدی (Solar Maximum) گفته می‌شود. اما آیا هنوز در این مرحله هستیم یا این دوره را پشت سر گذاشته‌ایم؟ بیایید به داده‌ها نگاهی بیندازیم.

با اینکه چشم انسان قادر به مشاهده این تغییرات نیست، خورشید به‌شدت پویاست. در سطح خورشید، نواحی دارای میدان مغناطیسی قوی به‌شکل لکه‌های خورشیدی (Sunspots) ظاهر می‌شوند. در بالای این لکه‌ها، مناطق فعال (Active Regions) در جو خورشید می‌توانند شراره‌های خورشیدی (Solar Flares) و پرتاب جرم از تاج خورشیدی (Coronal Mass Ejections یا CMEs) تولید کنند که هر دو می‌توانند بر وضعیت جوی فضا و زمین تأثیر بگذارند.

بااین‌حال، تعداد لکه‌های خورشیدی، شراره‌های خورشیدی و CMEs ثابت نیست. این فعالیت‌ها در چرخه‌ای ۱۱ ساله افزایش و کاهش می‌یابند. در پایین‌ترین نقطه این چرخه، که حداقل خورشیدی (Solar Minimum) نام دارد، ممکن است ماه‌ها بدون مشاهده یک لکه خورشیدی سپری شود. در اوج چرخه، یعنی حداکثر خورشیدی، لکه‌ها، شراره‌ها و CMEs به‌طور مداوم رخ می‌دهند.

چگونه چرخه‌های خورشیدی را اندازه‌گیری می‌کنیم؟

ما صدها سال است که چرخه‌های خورشیدی را با شمارش تعداد لکه‌های خورشیدی دنبال می‌کنیم. از آذر ۱۳۹۸، که حداقل خورشیدی پایان چرخه ۲۴ را نشان می‌داد، وارد چرخه خورشیدی ۲۵ شده‌ایم. این چرخه‌ها معمولاً حدود ۱۱ سال طول می‌کشند، اما مدت‌زمان دقیق آن‌ها از یک چرخه به چرخه دیگر متفاوت است.

در آغاز چرخه ۲۵، مرکز پیش‌بینی وضعیت جوی فضایی NOAA پیش‌بینی رسمی خود را منتشر کرد که بر اساس میانگین پیش‌بینی‌های جامعه علمی بود. طبق این پیش‌بینی، انتظار می‌رفت حداکثر خورشیدی در تیر ۱۴۰۴ رخ دهد و تعداد لکه‌های خورشیدی در ماه بین ۱۰۱.۸ تا ۱۲۵.۲ باشد.

آیا حداکثر خورشیدی زودتر از حد انتظار اتفاق افتاده است؟

با این حال، چرخه ۲۵ از این پیش‌بینی فراتر رفته است. در مرداد ۱۴۰۳، مقدار هموارشده ۱۳ماهه لکه‌های خورشیدی به ۱۵۶.۷ رسید که بالاتر از حد انتظار بود. این مقدار ۱۳ماهه، میانگین‌گیری از داده‌های یک ماه مشخص همراه با داده‌های شش ماه قبل و بعد از آن است، به همین دلیل داده‌های مرداد ۱۴۰۳ در اسفند ۱۴۰۳ منتشر شده‌اند.

این مقدار ممکن است همچنان افزایش یابد، اما به تعداد لکه‌های خورشیدی در ماه‌های آینده بستگی دارد. اوج واقعی چرخه خورشیدی با بالاترین مقدار هموارشده ۱۳ماهه مشخص می‌شود، نه بالاترین مقدار در یک ماه خاص.

آیا چرخه خورشیدی ۲۵ از چرخه ۲۴ بزرگ‌تر بوده است؟

sun solar1 — اعداد لکه‌های خورشیدی از سال ۱۳۸۸ تاکنون بر اساس داده‌های NOAA ISES، که تغییرات چرخه‌های خورشیدی ۲۴ و ۲۵ را نشان می‌دهد. نقاط سیاه نشان‌دهنده داده‌های ماهانه هستند و خط بنفش مقدار هموارشده لکه‌های خورشیدی در یک دوره ۱۳ ماهه را نمایش می‌دهد. (منبع تصویر: مرکز پیش‌بینی وضعیت فضایی NOAA)

نمودارهای چرخه خورشیدی از سال 1388تاکنون نشان می‌دهند که چرخه ۲۵ (از ۱۳۹۸ تاکنون) از لحاظ تعداد لکه‌های خورشیدی از چرخه ۲۴ فراتر رفته است. بیشترین تعداد لکه‌های خورشیدی در یک ماه در این چرخه مرداد ۱۴۰۳ با ۲۱۶ لکه بوده است. از آن زمان، تعداد ماهانه لکه‌ها کاهش یافته و بین ۱۳۶ تا ۱۶۶ در بازه شهریور ۱۴۰۳ تا اسفند 1403متغیر بوده است.

آیا این نشانه‌ای از این است که حداکثر خورشیدی گذشته است؟ شاید، اما قطعیت وجود ندارد.

پیش‌بینی‌های جدید درباره حداکثر خورشیدی

sun solar2 — تصویری از خورشید در نور سفید که تعداد لکه‌های خورشیدی را در تیر ۱۴۰۳ (چپ) و اسفند ۱۴۰۳ (راست) نشان می‌دهد. (اعتبار تصویر: SDO/HMI)

مرکز NOAA یک پیش‌بینی تجربی جدید برای چرخه خورشیدی دارد که هر ماه با داده‌های جدید به‌روزرسانی می‌شود. برخلاف پیش‌بینی‌های قبلی که قبل از شروع چرخه ارائه شده‌اند، این مدل به‌روزرسانی شده دقیق‌تر است.

طبق جدیدترین داده‌ها که اسفند ۱۴۰۳ منتشر شده‌اند، احتمالاً حداکثر خورشیدی بین مرداد تا آبان ۱۴۰۳ رخ داده است. اگر این پیش‌بینی صحیح باشد، اکنون در مرحله کاهش فعالیت چرخه ۲۵ هستیم.

این یافته با پیش‌بینی اولیه تیر ۱۴۰۴ تفاوت زیادی دارد. علت این اختلاف این است که همه چرخه‌های خورشیدی دقیقاً ۱۱ سال طول نمی‌کشند. به‌طور کلی، هرچه چرخه بزرگ‌تر باشد، کوتاه‌تر خواهد بود. ازآنجاکه دامنه چرخه ۲۵ بیش از مقدار پیش‌بینی‌شده بوده است، ممکن است حداکثر خورشیدی نیز زودتر از موعد پیش‌بینی‌شده اتفاق افتاده باشد.

آیا امکان دارد که هنوز به حداکثر واقعی نرسیده باشیم؟

شاید نه. اگر به نمودار چرخه‌های خورشیدی قبلی نگاه کنیم، متوجه می‌شویم که چرخه ۲۴ دو اوج داشت—یکی در 1390و دیگری در 1392.

این پدیده اوج دوگانه در بسیاری از چرخه‌های گذشته دیده شده، اما معمولاً در پیش‌بینی‌ها لحاظ نمی‌شود. آیا ممکن است چرخه ۲۵ نیز یک اوج دوم در اواخر ۱۴۰۴ داشته باشد؟ این امکان وجود دارد، هرچند برخی معتقدند که ما دو اوج در ۱۴۰۲ و ۱۴۰۳ را پشت سر گذاشته‌ایم.

این اوج‌ها به‌اندازه چرخه‌های قبلی واضح نیستند، اما در نمودار هموارشده چرخه خورشیدی تغییرات مشخصی ایجاد کرده‌اند. در نهایت، تا یک سال دیگر باید صبر کنیم تا بفهمیم اوج واقعی چرخه خورشیدی ۲۵ چه زمانی بوده است.

آیا فعالیت خورشیدی تمام شده است؟

sun solar3 — پیش‌بینی به‌روزرسانی‌شده‌ی چرخه‌ی خورشیدی (آزمایشی) از مرکز آزمایشی NOAA. خط نازک سیاه نشان‌دهنده‌ی داده‌های لکه‌های خورشیدی است، خط آبی میانگین هموارشده‌ی ۱۳ ماهه را نشان می‌دهد، ناحیه‌ی هاشورخورده‌ی هلویی رنگ پیش‌بینی اولیه‌ی سال ۱۳۹۸ را نمایش می‌دهد و خط بنفش پیش‌بینی فعلی بر اساس جدیدترین داده‌ها را نشان می‌دهد. (منبع تصویر: مرکز پیش‌بینی وضعیت فضایی NOAA)

حتی اگر حداکثر خورشیدی گذشته باشد، فعالیت خورشیدی همچنان تا یکی دو سال آینده ادامه خواهد داشت. همچنان شاهد لکه‌های خورشیدی، پرتاب جرم از تاج خورشیدی و حتی طوفان‌های ژئومغناطیسی خواهیم بود که می‌توانند نمایش‌های زیبایی از شفق‌های قطبی ایجاد کنند.