Modern Grand Solar Minimum will lead to terrestrial cooling
On október 16, 2021 by adminEbben a vezércikkben az újonnan felfedezett naptevékenység proxy-mágneses mezővel fogom bemutatni, hogy a Nap belépett a modern Grand Solar Minimumba (2020-2053), ami a Nap mágneses mezejének és aktivitásának jelentős csökkenéséhez fog vezetni, mint a Maunder-minimum alatt, ami a földi hőmérséklet érzékelhető csökkenéséhez vezet.
A Nap a fő energiaforrás a Naprendszer összes bolygója számára. Ez az energia a Földre különböző hullámhosszúságú napsugárzás formájában érkezik, amit teljes napsugárzásnak nevezünk. A napsugárzás intenzitásának változásai a bolygó felső légkörének felmelegedéséhez és a napenergia bolygófelszín felé történő szállításának összetett folyamataihoz vezetnek.
A naptevékenység jelei a napfelszínen lévő napfoltok számának ciklikus, 11 éves változásaiban láthatók, ha a naptevékenységet az elmúlt 150 év átlagolt havi napfoltszámát vesszük alapul. A napciklusokat a napbelsőben a napdinamó-mechanizmus működésével írták le, amely mágneses köteleket hoz létre a napkonvektív zóna alján.
Ezek a mágneses kötelek áthaladnak a napbelsőn, és a napfelszínen, vagyis a fotoszférán napfoltokként jelennek meg, jelezve azokat a lábpontokat, ahol ezek a mágneses kötelek a fotoszférába ágyazódnak.
A napfoltok mágneses tere toroidális mezőt alkot, míg a nap háttérmágneses tere poloidális mezőt. A napdinamó ciklikusan alakítja át a poloidális mezőt toroidális mezővé, amely a napciklus maximumán éri el a maximumát, majd a napminimum felé a toroidális mezőt vissza a poloidális mezővé. Nyilvánvaló, hogy az azonos félgömbön lévő napfoltokban a mágneses mező azonos vezető polaritása esetén a napciklus hosszát 22 évre kellene növelni.
A napciklus általános képének megértése ellenére meglehetősen nehéz volt a megfigyelt napfoltok számát a modellezettekkel összevetni, kivéve, ha a ciklus jól előrehaladott állapotban van. Ez a nehézség egyértelműen jelzi, hogy a naptevékenység napfoltszámmal való meghatározásában van néhány hiányzó pont, ami figyelmünket a szoláris (poloidális) háttérmágneses mező (SBMF) kutatása felé fordította .
A Wilcox Solar Observatory által a 21-23. ciklusokban rögzített alacsony felbontású teljes korong magnetogramokra főkomponens-elemzést (PCA) alkalmazva nem egy, hanem két főkomponensét fedeztük fel ennek a szoláris háttérmágneses térnek (lásd az 1. ábra felső ábráját), amely két, piros és kék vonallal jelölt mágneses hullámhoz kapcsolódik. A szerzők e két hullámra matematikai képleteket vezettek le, amelyek a 21-23-as ciklusok adataiból a periodikus függvények sorozatával illesztették a főkomponenseket, és ezeket a képleteket arra használták, hogy megjósolják ezeket a hullámokat a 24-26-os ciklusokra. E két hullám a Nap belsejének különböző rétegeiben keletkezik, közel, de nem azonos frekvenciával. E két mágneses hullám összefoglaló görbéje (1. ábra, alsó ábra) a napciklusok maximumait és minimumait alkotó hullámok interferenciáját mutatja.
Megjelent online:
04 augusztus 2020
1. ábra. Felső ábra: a Nap háttérmágneses mezőjének két főkomponense (PC) (kék és zöld görbék, tetszőleges számok), amelyeket a 21-23. ciklusokra kaptunk (történelmi adatok), és amelyeket a 24-26. ciklusokra jósoltunk a történelmi adatokból levezetett matematikai képletekkel (Zharkova et al. adataiból ). Az alsó ábra: A fenti két PC-ből származtatott összegző görbe a “történelmi” adatokra (21-23. ciklusok) és a 24. napciklusra (2008-2019), 25. ciklusra (2020-2031), 26. ciklusra (2031-2042) előrejelzett (Zharkova et al. adataiból).
1. ábra. Felső ábra: a Nap háttérmágneses terének két főkomponense (PC) (kék és zöld görbék, tetszőleges számok), amelyeket a 21-23. ciklusokra kaptunk (történelmi adatok), és amelyeket a 24-26. ciklusokra jósoltunk a történelmi adatokból levezetett matematikai képletekkel (Zharkova et al. adataiból ). Az alsó ábra: A fenti két PC-ből származtatott összegző görbe a “történelmi” adatokra (21-23-as ciklusok) és a 24-es (2008-2019), 25-ös (2020-2031), 26-os (2031-2042) napciklusra előre jelzett (Zharkova et al. adataiból).
A két mágneses hullám összegző görbéje a 11 éves ciklusok számos jellemzőjét magyarázza, például a kettős maximumokat egyes ciklusokban, vagy a naptevékenység aszimmetriáját az ellentétes féltekéken a különböző ciklusok alatt. Zharkova et al. a 2. ábrán (felső ábra) látható módon összekötötték a modulus összegző görbét a 21-23-as ciklusok átlagos napfoltszámával, és ezt a görbét kiterjesztették a 24-26-os ciklusokra is, amint az a 2. ábrán (alsó ábra) látható. Úgy tűnik, hogy az összefoglaló görbén látható összefoglaló napmágneses mező amplitúdója a 24-25. ciklusok felé csökken, és a 26. ciklusban majdnem nullává válik.
Megjelent online:
04 augusztus 2020
2. ábra. Felső ábra: Az összegző görbéből (1. ábra, alsó ábra) kapott modulusösszegző görbe (fekete görbe) az átlagolt napfoltszámok (piros görbe) függvényében a történeti adatokra (21-23. ciklusok). Alsó ábra: A 21-23. ciklusokra levezetett (és a 24-26. ciklusokra kiszámított (a Zharkova et al. által kapott adatokból felépített)) napfoltszámokhoz kapcsolódó modulusösszegző görbe.
2. ábra. Felső ábra: Az összegző görbéből (1. ábra, alsó ábra) kapott modulusösszegző görbe (fekete görbe) az átlagolt napfoltszámok (piros görbe) függvényében a történelmi adatokra (21-23. ciklusok). Alsó ábra: A 21-23. ciklusokra levezetett (és a 24-26. ciklusokra kiszámított (Zharkova et al. által kapott adatokból felépített)) napfoltszámokhoz kapcsolódó modulusösszegző görbe.
Zharkova et al. azt javasolta, hogy az összegző görbét a naptevékenység új proxyjaként használják, amely nem csak egy napciklus amplitúdóját, hanem a napmágneses mező vezető mágneses polaritását is felhasználja.
Megjelent online:
04 augusztus 2020
3. ábra. A naptevékenység (összefoglaló) görbéje visszaállítva a Kr. u. 1200-3300 közötti időszakra (a Zharkova et al. által kapott adatokból szerkesztve).
3. ábra. A naptevékenység (összefoglaló) görbéje visszaállítva Kr. u. 1200-3300-ra (a Zharkova et al. által kapott adatokból felépítve).
A 3. ábra a levezetett matematikai képletekkel számított összefoglaló görbét mutatja 1200 évre előre és 800 évre visszafelé. Ez a görbe a két mágneses hullám interferenciája által okozott 350-400 éves nagy napciklusok megjelenését mutatja. Ezeket a nagy ciklusokat a nagy napminimumok, vagyis a nagyon alacsony naptevékenységű időszakok választják el egymástól. Az előző nagy napminimum a Maunder-minimum (1645-1710), a másik pedig a Wolf-minimum (1270-1350) volt. Amint az a Zharkova et al. előrejelzéséből származó 3. ábrán látható, a következő 500 évben két modern nagy napminimum közeledik a Napon: a modern a 21. században (2020-2053) és a második a 24. században (2370-2415).
A két mágneses hullám megfigyelési tulajdonságai és összegző görbéjük szorosan illeszkedtek a napbelső két rétegében: a belső és a külső rétegekben dipólus mágneses források által generált kettős dinamóhullámokhoz , míg a másik három mágneses hullámpár összesen négyszeres, hatszoros és nyolcszoros mágneses források által generálható, a felszínen a naptevékenység látható megjelenését meghatározó dipólusforrással.
A Nap jelenleg befejezte a 24. napciklust – az elmúlt több mint 100 év leggyengébb ciklusát – és 2020-ban megkezdte a 25. ciklust. A gyenge naptevékenység időszakaiban, mint például a mai nagy napminimum, a Napon gyakran nem lesznek napfoltok. Ez figyelhető meg most, ennek a minimumnak a kezdetén, ugyanis 2020-ban a Nap összesen 115 foltmentes napot (vagy 78%-ot) látott, ami azt jelenti, hogy 2020 jó úton halad afelé, hogy felülmúlja a 2019-ben megfigyelt 281 foltmentes nap (vagy 77%) űridőszaki rekordját. A 25. ciklus kezdete azonban még mindig lassú az aktív régiók és a kitörések tüzelésében, így minden további nappal/héttel/hónappal, ami eltelik, a naptevékenység nullája meghosszabbodik, ami a nagy napminimum kezdetét jelzi. Milyen következményekkel jár a Földre nézve a naptevékenység e csökkenése?
Vélemény, hozzászólás?