Dne 10. května 2024 rozeslal prodejce John Deere podivnou tiskovou zprávu. „Upozorňujeme, že dochází k významným slunečním erupcím a aktivitě kosmického počasí,“ stálo v něm.
Společnost, výrobce traktorů a kulových čepic, není prvním subjektem, na který byste se obrátili s žádostí o radu ohledně slunce. Ale bouře hvězdy si pohrávaly se systémy GPS na přesném zemědělském zařízení John Deere, které využívá geografické navádění k tomu, aby farmářům pomohlo přesně zasadit, postřikovat a sklízet plodiny. „Omlouváme se za nepříjemnosti,“ pokračovala tisková zpráva, i když by se nikdo neměl omlouvat jménem vesmíru.
Máme sklon myslet na slunce jako na jeho pravidelné denní aktivity (východ, západ). ale „sluneční aktivita” způsobuje erupce ze slunečního povrchu, které uvolňují energii a nabité částice do vesmíru.Tyto erupce mají hluboký vliv na pozemský život. Sluneční bouře produkce vesmírné počasí které mohou ozářit astronauty a lidi v letadlech, narušit elektroniku satelitů a stáhnout jejich oběžné dráhy dolů a dokonce ovlivnit elektrickou síť a pokrytí mobilními telefony.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceňované žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a nápadech, které formují náš dnešní svět.
Tyto problémy jsou součástí toho, proč se o to vědci snaží předpovědět, jak aktivní bude slunce v danou dobu: aby mohli říct farmářům, když jejich traktor mohl sjet nesprávným řádkem vojtěšky, nebo dát vědět elektrotechnickým společnostem, když mohou zaznamenat výpadky. Je tu jen jeden problém: ve skutečnosti nerozumíme tomu, jak Slunce funguje v současnosti, natož jak se bude chovat v budoucnu. Přesto heliofyzikové, jak se sluneční vědci nazývají, mají různé, i když nedokonalé, způsoby modelování nejbližší hvězdy, aby mohli dělat lepší předpovědi.
A pomoci by mohla relativně nová představa o tom, jak fungují sluneční cykly. Říká se tomu model „terminátoru“ a předpokládá, že slunci dominují magnetické pásy ve tvaru koblihy, které migrují po jeho povrchu. Podle teorie, která je odklonem od tradičních modelů sluneční aktivity, výskyt, mizení a cestování těchto pásů na slunci řídí neposlušné chování naší hvězdy. Tato teorie fungovala na nejnovějším slunečním cyklu tak dobře, že jeden z vědců, kteří pomohli zrodit myšlenku, založil společnost, která prodává předpovědi založené na jejím modelu.
Slunce tančí podle svých vlastních (v současnosti méně než dešifrovaných) rytmů a pohybuje se skrz an 11letý cyklus. Začíná relativně tiše, s malým počtem slunečních skvrn a malou bouřlivou aktivitou. Jak roky plynou, počet slunečních skvrn a sluneční aktivita rostou a dosahují maxima někde uprostřed. V tomto okamžiku polární magnetické pole Slunce změní směr a poté jeho aktivita klesne zpět na minimum, než celý proces začne znovu. Dva z těchto cyklů dohromady tvoří jeden větší, nazývaný Haleův cyklus, ve kterém se magnetické pole ocitne zpět tak, jak začalo.
Ale jak přesně bude Slunce aktivní v kteroukoli dobu v daném cyklu, je předmětem diskuse. Na začátku každého slunečního cyklu se odborníci sejdou na panelu sponzorovaném NASA a National Oceanic and Atmospheric Administration. Tam dosáhnou shody nejlépe odhadnout, jak silná bude sluneční aktivita a kdy k této úrovni aktivity dojde. „Každý chce vědět, jak vypadá sluneční cyklus, aby mohl plánovat budoucnost,“ říká Lisa Upton, vědecká pracovnice Southwest Research Institute a spolupředsedkyně nejnovějšího panelu.
Ten poslední se odehrál v roce 2019. Od té doby na základě toho, co se skutečně stalo na slunci, Mark Miesch z NOAA uvedl měsíční aktualizace na předpověď panelu – jehož načasování bylo vypnuto a jehož předpověď aktivity slunečních skvrn se ukázala jako příliš nízká. Tyto aktualizace se zaměřují na to, „co zatím o cyklu víme, a „Jak očekáváme, že bude pokračovat?“,“ říká Upton.
Předpověď pro rok 2019, kterou vytvořili někteří z předních světových solárních odborníků, potřebovala úpravu, protože Slunce je komplikované. Za prvé, říká Mausumi Dikpati, vedoucí vědec z High Altitude Observatory, magnetická pole naší hvězdy se generují a organizují pod jejím povrchem. „Je velmi obtížné vidět, co se děje uvnitř, v nitru slunce,“ říká Dikpati.
Kromě toho, dodává Upton, slunce vyžaduje, aby vědci analyzovali masivně různá měřítka – od prostorově malých po extrémně obrovská, od tisíců po miliony stupňů Fahrenheita, od tlaků, které by člověka rozdrtily, až po ty, které by to dělaly milionkrát tvrději. Není snadné zachytit všechny tyto rozsahy najednou.
To znamená, že vědci používají modely k simulaci aspektů naší hvězdy, i když nemohou zachytit celou její fyziku najednou. Někteří výzkumníci používají statistické modely, ve kterých sledují historické chování hvězdy a vybírají vzory. Jiní se zaměřují na simulaci interakce slunečního plazmatu a magnetického pole nebo na to, jak se jeho povrchové magnetické pole mění v průběhu času. Ještě jiní využívají oscilace slunce (v podstatě zemětřesení horké kapaliny), aby se podívali z druhé ruky do jeho nitra. Umělá inteligence a strojové učení pomáhají spojit data s fyzikálními teoriemi, říká Dikpati.
I když pokrok není dokonalý, děje se. Výzkumníci se například zaměřují na „období“ aktivit, které jsou proloženy klidem po dobu šesti až 18 měsíců. Vědět, kdy může dojít k výbuchu v rámci většího cyklu, by mohlo poskytnout varování před bouří ve středních časových intervalech – něco jako heliofyzika Farmářský almanach pro satelitní i traktorové operátory.
Malá skupina vědců vedená Scottem McIntoshem, bývalým zástupcem ředitele Národního centra pro výzkum atmosféry (NCAR), má o slunci jiný způsob uvažování. Terminátorový model výzkumníků získává na síle částečně proto, že to, co předpovídal pro tento cyklus, bylo blíže realitě než expertní předpověď, kterou dala dohromady americká vláda.
Jméno modelu není založeno na tom, že přináší konec světa, jak ho známe. Spíše to odkazuje na typ sluneční události, kterou McIntosh a jeho kolegové identifikovali; a pokřtil terminátora.
Podle McIntoshe jsou Haleův cyklus a cyklus slunečních skvrn oba ovládány magnetickými pásy, které obklopují Slunce jako prstence. V blízkosti maxima tradičního slunečního cyklu se ve vysokých zeměpisných šířkách na severní a jižní polokouli objevují dva nové pásy; mají opačné polarity. Jak cyklus pokračuje, postupně migrují směrem k rovníku a ve vysokých zeměpisných šířkách se opět objevují nové pásy – představte si uspořádání jako něco jako dopravní pás.
Terminátor nastane, když se starší magnetické pásy konečně srazí na rovníku. To meet-cute ve skutečnosti roztomilé není: ničí obě staré kapely, protože jejich odpor je vynuluje.
McIntoshův model naznačuje, že zničení je definitivní konec slunečního cyklu. Sluneční polární magnetické pole se začne obracet a ve středních šířkách se během dnů nebo týdnů objeví rychlé sluneční skvrny související s příštím slunečním cyklem. „Je to jako tento masivní globální komunikační systém,“ říká McIntosh o magnetismu hvězdy. A scénář převrací scénář na tradiční modely, takže samotné magnetické pole je hlavním hnacím motorem sluneční aktivity a rámuje začátek a konec cyklu kolem pásem spíše než slunečních skvrn.
Doba mezi dvěma terminátory – nikdy přesně 11 let — je podle modelu silným ukazatelem síly dalšího cyklu. Kratší mezera naznačuje intenzivnější slunce – což pro tento cyklus předpověděl tým modelů terminátorů.
Model sám o sobě má omezení. Například nezahrnuje základní fyzikální teorii proč Slunce by mělo fungovat tímto způsobem: Je to tak trochu jen prohlášení, že podle názoru vědců je naše hvězda dělá pracovat tímto způsobem. „Jejich věc je čistě pozorovací,“ říká Dikpati, ačkoli ona sama publikovala papír navrhuje mechanismus, který by mohl vysvětlit, jak terminátory spouštějí nové cykly slunečních skvrn.
V letech od doby, kdy McIntosh a jeho tým poprvé publikovali myšlenku, se vrátili zpět a „hindcastovali“ předchozí cykly na základě toho, kdy terminátor skončil. Byl vysoce přesný pro testy prováděné v cyklech mezi lety 1996 a 2006.
Christian Möstl, šéf rakouského úřadu pro kosmické počasí, který web spravuje Helio4Castříká, že použití načasování událostí terminátoru k vytváření předpovědí slunečního cyklu je velmi užitečný nástroj. Ačkoli to trochu přeceňovalo sílu tohoto cyklu, Möstl říká, že jeho úřad to znovu použije k předpovědi dalšího slunečního cyklu. „Zatím nevíme, co to přinese, ale je třeba vzít v úvahu možnost, že by to mohlo být ještě silnější než cyklus 25,“ říká.
Na základě svého úspěchu založil McIntosh s obchodní partnerkou Katherine Monson společnost s názvem Hale SWx. Jejich cílem je pomocí modelu terminátoru poskytnout podnikům lepší předpovědi slunečního záření. (McIntosh předtím opustil NCAR, aby se připojil ke společnosti s názvem Lynker, která primárně dělá solární a kosmické meteorologické práce pro NOAA.) Hale pracuje mimo jiné v odvětvích přesného zemědělství, ropy a zemního plynu a leteckých společností, říká Monson. A spolupracuje s Lynkerem na práci pro vládní Centrum pro předpověď kosmického počasí.
Klíčovou klientelou budou satelitní operátoři: vesmírné počasí táhne družice, což je vede buď k předčasné smrti deorbitem, nebo je vyžaduje, aby spotřebovávali spoustu paliva, aby se nastartovaly. Společnost s názvem Capella Space zažila tyto účinky nedávno. V srpnu 2024 firma zveřejnila tiskovou zprávu s názvem „Capellova bitva se Sluncem,“ popisující, jak byla atmosféra na nízké oběžné dráze Země dvakrát až třikrát hustší, než se předpokládalo, kvůli sluneční aktivitě, která byla vyšší, než oficiální předpověď. Satelit Capella Space brzy spadne zpět na Zemi; příspěvek z konference 2024 o zkušenostech společnosti, jeden autor v týmu Capella Space uvedl, že jeho členové považují předpověď terminátoru za přesnou a začali ji používat při modelování. Planet Labs, další společnost, která pozoruje Zemi pomocí malých satelitů, se také obrací na předpověď terminátorů pro modelování.
Bez ohledu na to, na čí předpověď se lidé obracejí, jsou sluneční předpovědi důležitější než kdy jindy, protože my Pozemšťané více spoléháme na elektroniku a satelity pro naše vlastní denní cykly. I když se model terminátoru uchytil, existuje spousta dalších způsobů uvažování o Slunci – některé z nich jsou založeny na více fyzikálních úvahách. Vzhledem k této skutečnosti a složitosti Slunce má Dikpati jedno pravidlo: „Mělo by být povoleno mnoho modelů,“ říká, protože pouze rozmanitost v pozemském myšlení může zachytit nebeskou složitost – a pomoci oddaným John Deere připravit se na sluneční erupce budoucnosti.
