Marele minim solar modern va duce la răcirea terestră

În acest editorial voi demonstra, cu ajutorul activității solare proxy-câmp magnetic recent descoperite, că Soarele a intrat în Marele minim solar modern (2020-2053), care va duce la o reducere semnificativă a câmpului magnetic și a activității solare, la fel ca în timpul minimului Maunder, ceea ce va duce la o reducere notabilă a temperaturii terestre.

Soarele este principala sursă de energie pentru toate planetele din sistemul solar. Această energie este livrată Pământului sub formă de radiație solară în diferite lungimi de undă, numită iradiere solară totală. Variațiile de iradiere solară conduc la încălzirea atmosferei planetare superioare și la procese complexe de transport al energiei solare spre suprafața planetară.

Semnele activității solare sunt observate în variațiile ciclice de 11 ani ale numărului de pete solare de pe suprafața solară, folosind media lunară a numărului de pete solare ca indicator al activității solare din ultimii 150 de ani. Ciclurile solare au fost descrise prin acțiunea mecanismului dinamovist solar din interiorul solar care generează corzi magnetice în partea de jos a zonei de convecție solară.

Aceste corzi magnetice se deplasează prin interiorul solar apărând pe suprafața solară, sau în fotosferă, sub formă de pete solare care indică punctele de bază unde aceste corzi magnetice sunt încorporate în fotosferă.

Câmpurile magnetice ale petelor solare formează un câmp toroidal în timp ce câmpul magnetic de fond solar formează un câmp poloidal. Dinamo solară convertește ciclic câmpul poloidal într-unul toroidal atingând maximul la un maxim al ciclului solar și apoi câmpul toroidal revine la cel poloidal spre un minim solar. Este evident că, pentru aceeași polaritate conducătoare a câmpului magnetic în petele solare din aceeași emisferă, durata ciclului solar ar trebui extinsă la 22 de ani.

În ciuda înțelegerii imaginii generale a unui ciclu solar, a fost destul de dificil să se potrivească numărul de pete solare observate cu cele modelate, cu excepția cazului în care ciclul este bine avansat. Această dificultate este o indicație clară a unor puncte lipsă în definirea activității solare prin numărul de pete solare care ne-a îndreptat atenția către cercetarea câmpului magnetic de fond solar (poloidal) .

Aplicând Analiza Componentelor Principale (PCA) la magnetogramele de disc complet de joasă rezoluție captate în ciclurile 21-23 de către Observatorul Solar Wilcox, am descoperit nu una, ci două componente principale ale acestui câmp magnetic de fond solar (a se vedea figura 1, graficul de sus) asociate cu două valuri magnetice marcate prin linii roșii și albastre. Autorii au derivat formule matematice pentru aceste două valuri ajustând componentele principale din datele din ciclurile 21-23 cu seriile de funcții periodice și au folosit aceste formule pentru a prezice aceste valuri pentru ciclurile 24-26. Se constată că aceste două valuri sunt generate în diferite straturi ale interiorului solar obținând frecvențe apropiate, dar nu egale . Curba de sinteză a acestor două unde magnetice (figura 1, graficul de jos) relevă interferența acestor unde care formează maxime și minime ale ciclurilor solare.

Curba sumară a două unde magnetice explică multe caracteristici ale ciclurilor de 11 ani, cum ar fi maximele duble în unele cicluri, sau asimetria activității solare în emisferele opuse în timpul diferitelor cicluri. Zharkova et al. au legat curba de sinteză a modulului de numerele medii ale petelor solare pentru ciclurile 21-23, așa cum se arată în figura 2 (graficul de sus) și au extins această curbă la ciclurile 24-26, așa cum se arată în figura 2 (graficul de jos). Se pare că amplitudinea câmpului magnetic solar sumar prezentat în curba sumară se reduce spre ciclurile 24-25 devenind aproape zero în ciclul 26.

Zharkova et al. au sugerat utilizarea curbei sumare ca un nou proxy al activității solare, care utilizează nu numai amplitudinea unui ciclu solar, ci și polaritatea magnetică conducătoare a câmpului magnetic solar.

Figura 3 prezintă curba sumară calculată cu formulele matematice derivate înainte pentru 1200 de ani și înapoi cu 800 de ani. Această curbă relevă apariția marilor cicluri solare de 350-400 de ani, cauzate de interferența a două unde magnetice. Aceste mari cicluri sunt separate de marile minime solare, sau de perioadele de activitate solară foarte scăzută . Marele minim solar anterior a fost minimul Maunder (1645-1710), iar cel anterior a fost numit minimul Wolf (1270-1350). După cum se vede în figura 3 din previziunile lui Zharkova et al. , în următorii 500 de ani se vor apropia două mari minime solare moderne în Soare: cel modern în secolul XXI (2020-2053) și cel de-al doilea în secolul XXIV-lea (2370-2415).

Proprietățile observaționale ale celor două unde magnetice și curba lor sumară s-au potrivit îndeaproape cu undele dinamotoare duble generate de surse magnetice dipolare în două straturi ale interiorului solar: straturile interioare și exterioare , în timp ce alte trei perechi de unde magnetice pot fi produse de surse magnetice cvadruple, sextuple și octuple în total cu sursa dipolară care definește aspectul vizibil al activității solare la suprafață.

În prezent, Soarele a încheiat ciclul solar 24 – cel mai slab ciclu din ultimii peste 100 de ani – iar în 2020, a început ciclul 25. În timpul perioadelor de activitate solară scăzută, cum ar fi marele minim solar modern, Soarele va fi adesea lipsit de pete solare. Este ceea ce se observă acum, la începutul acestui minim, deoarece în 2020 Soarele a cunoscut, în total, 115 zile fără pete (sau 78%), ceea ce înseamnă că 2020 este pe cale să depășească recordul din epoca spațială de 281 de zile fără pete (sau 77%) observat în 2019. Cu toate acestea, începutul ciclului 25 este încă lent în ceea ce privește aprinderea regiunilor active și a erupțiilor, astfel că, cu fiecare zi/săptămână/lună în plus care trece, nulul în activitatea solară se prelungește marcând un început de mare minim solar. Care sunt consecințele pentru Pământ ale acestei scăderi a activității solare?

.