Een afbeelding van januari 2023 waarop een zonnevlam van de klasse X1.2 op de zon te zien is (uiterst links). NASA/GSFC/SDO
Onze zon is een vaste en eeuwige metgezel. Haar schijnbare passage langs de hemel is betrouwbaar als een klok en stelt ons in staat om de tijd te meten. De zon en haar baan zijn ook de bron van de seizoenen op aarde. Maar in veel opzichten is onze Zon verre van rustig en onveranderlijk.
Van dichtbij vertoont de Zon grote variatie en activiteit. Heldere explosies die zonnevlammen worden genoemd, veroorzaken regelmatig enorme uitbarstingen van straling. Donkere, koelere gebieden die zonnevlekken worden genoemd, ontstaan, bewegen, veranderen van vorm en verdwijnen. De Zon laat ook materiaal vrij in de ruimte in krachtige uitbarstingen, die zonnedeeltjes worden genoemd.
Deze zonneactiviteit varieert in de tijd. Om de 11 jaar is er een piek – en het volgende hoogtepunt was voorspeld voor juli 2025. Maar het ziet er nu naar uit dat dit “zonnemaximum” eerder zal komen dan verwacht. Deze ontdekking kan leiden tot een beter begrip van onze ster.
Zonneactiviteit heeft ook invloed op de aarde en de technologie waar we op vertrouwen. Gebeurtenissen met zonnedeeltjes kunnen satellieten onklaar maken en elektrische netwerken verstoren. Activiteit van de Zon die invloed heeft op onze planeet wordt vaak “ruimteweer” genoemd.
Timing is belangrijk
Om er zeker van te zijn dat we voorspellingen kunnen doen en ons kunnen voorbereiden, hebben we een goede set regels nodig – een wetenschappelijk model. Nasa en de National Oceanic and Atmospheric Administration in de VS zijn al jaren bezig om deze te ontwikkelen.
Ze voegen verschillende methoden samen om de zonneactiviteit te voorspellen. Deze aanpak heeft een datum voor het volgende zonnemaximum (de piek) rond juli 2025 opgeleverd. Er werd ook voorspeld dat deze piek relatief zwak zou zijn, net als het maximum tijdens de vorige zonnecyclus. Deze duurde van ongeveer december 2008 tot december 2019, met een piek in april 2014.
Er is echter een alternatieve voorspelling gepubliceerd door een team onder leiding van Nasa-wetenschapper Robert Leamon en Scott McIntosh, adjunct-directeur bij het Amerikaanse National Centre for Atmospheric Research (NCAR). Zij zeggen dat de piek van de cyclus een jaar eerder zal plaatsvinden, halverwege 2024, en dat het aantal zonnevlekken twee keer zo groot zal zijn als de officiële voorspelling – een indicatie van activiteit. Waarnemingen van de zon ondersteunen momenteel deze alternatieve voorspelling.
Wat interessant is, is dat veel voorspellingsmethoden vertrouwen op het timen van de lengte van een cyclus, gemeten aan de hand van het minimum (laagste punt) van de zonneactiviteit. Maar Leamon en McIntosh keken dieper naar de werkelijke zonnevlekken en hun magnetische eigenschappen. Wanneer een zonnecyclus eindigt, gebeurt dat niet onmiddellijk. Het is een geleidelijke overgang waarbij minder zonnevlekken verschijnen met magnetische eigenschappen die gekoppeld zijn aan de oude cyclus en meer zonnevlekken verschijnen met eigenschappen die gekoppeld zijn aan de nieuwe cyclus.
Deze huidige voorspelling gebruikt de terminator – het tijdstip waarop de allerlaatste zonnevlek van de oude cyclus is vervaagd – om het einde van die zonnecyclus aan te geven. Dit kan resulteren in verschillende tijdstippen voor de lengte van een cyclus. Het laatste minimum was bijvoorbeeld december 2019, maar de terminator vond eigenlijk plaats in december 2021. De onderzoeksgroep was vervolgens in staat om voorspellingen te ontwikkelen voor hoe sterk de komende cyclus zou zijn door te kijken naar hoe lang de vorige cyclus was.
In de vuurlinie
Maar wat zou een hogere zonneactiviteit voor ons betekenen, nu de cyclus binnenkort zijn hoogtepunt bereikt? Omdat de zon enorme hoeveelheden energie afgeeft in de vorm van zonnevlammen en andere gebeurtenissen die materiaal de ruimte in slingeren, is er een kans dat een deel daarvan de aarde zal raken als wij in de vuurlinie staan. Gelukkig heeft de aarde een eigen magnetisch schild dat ons kan beschermen.
Als deeltjes en magnetische velden van de Zon ons bereiken, hebben ze eerst een wisselwerking met het eigen magnetische veld van de Aarde, waardoor het wordt gebufferd en geplet. Het dwingt zonnedeeltjes ook om te bewegen op een manier die wordt gedicteerd door de magnetische velden van de aarde. Hierdoor worden ze tot op zekere hoogte gevangen en kunnen ze het aardoppervlak niet raken.
Aurora’s worden veroorzaakt door interacties tussen zonnedeeltjes en het magnetisch veld van de aarde.
Abstract51 / Shutterstock
Hoewel het magnetische “schild” van de aarde ons tot op zekere hoogte beschermt, heeft zonneactiviteit nog steeds invloed op ons. Voorbeelden hiervan zijn het noorderlicht (of zuiderlicht). Dit ontstaat wanneer zonnedeeltjes de hoge atmosfeer bereiken en daar atomen “exciteren”, waardoor ze naar een hoge energietoestand bewegen. Als de atomen ontspannen, zenden ze licht uit in verschillende kleuren, bijvoorbeeld rood, groen en blauw. Dit verbluffende schouwspel is ideaal om dichter bij de magnetische polen van onze planeet te bekijken.
Zonneactiviteit kan stroompieken veroorzaken in de lange transmissielijnen die gebruikt worden in elektriciteitsnetten. Een voorbeeld hiervan was de stroomstoring in Quebec, Canada in 1989.
Andere effecten zijn een verandering in de dichtheid van deeltjes in de hoge atmosfeer. Dit kan leiden tot kleine fouten op apparaten die GPS gebruiken. Het kan ook leiden tot een lichte opwarming van onze buitenste atmosfeer, waardoor deze zich verder in de ruimte uitstrekt. Dit vergroot de dikte van de atmosfeer voor satellieten in een lage baan om de aarde.
Hierdoor kunnen ze hoogte verliezen en soms opbranden. Eén zo’n gebeurtenis trof een lading nieuwe StarLink-satellieten die in februari 2022 door SpaceX werden gelanceerd. Deze gebeurtenis vond plaats toen de zon ruwweg de helft van de activiteit vertoonde die we nu ervaren.
Wanneer de zonneactiviteit sterker wordt, is het waarschijnlijker dat een zonnestorm ons kan treffen en elektrische problemen op satellieten veroorzaakt. Die ruimtevaartuigen moeten dan in een zogenaamde “veilige modus” worden gezet, waarbij veel systemen worden uitgeschakeld. Zo kunnen ze de storm uitzitten.
Zonneactiviteit kan locatiefouten veroorzaken bij het gebruik van GPS-apparaten.
Lockheed Martin en U.S. Space Force
Onze maatschappij ontwikkelt zich voortdurend op manieren die ons afhankelijker maken van de elektrische infrastructuur. We breiden onze technologie ook uit naar de ruimte – technologie die kwetsbaar is als we het ruimteweer en de bron ervan, de zon, niet in de gaten houden. Als we weten wat er gaat komen, kunnen we ons voorbereiden. Elektrische netwerken worden zo ontworpen dat ze minder gevoelig zijn voor stroompieken en satellieten worden zo ontworpen dat ze beter bestand zijn tegen ruimteweer.
Maar we hebben een beter begrip van onze ster nodig. Experts houden al een gedetailleerd logboek bij van eerdere waarnemingen en breiden hun manieren om de zon en het ruimteweer te observeren voortdurend uit met behulp van satellieten. We verbeteren ook de wetenschappelijke modellen waarmee we de zonneactiviteit kunnen voorspellen. Deze huidige, verrassende zonnecyclus zal ons vermogen om dat te doen vergroten.
Daniel Brown werkt niet voor, heeft geen adviesfuncties, bezit geen aandelen in en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat zouden hebben bij dit artikel en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.