Die magnetischen Pole der Sonne verschwinden

Die Pole des Sonnenmagnetfeldes verschwinden allmählich. Aber keine Panik: Dies alles ist Teil des üblichen 11-jährigen Aktivitätszyklus unseres Moderators. Die Sonnenaktivität, gemessen an der Anzahl dunkler Flecken auf der Sonnenoberfläche, hat in den letzten Jahren zugenommen, ebenso wie Sonnenausbrüche wie Fackeln elektromagnetischer Strahlung und Plasmastrahlen. Sonnenstürme bringen atemberaubende Polarlichter und gelegentliche Funkausfälle mit sich.

Ein schematisches Diagramm der magnetischen Feldlinien der Sonne, dargestellt in einem Bild der Sonne, aufgenommen vom Solar Dynamics Observatory der NASA am 12. März 2016, als die Sonnenaktivität nachließ. Bildquelle: NASA/SDO/AIA/LMSAL

Für Erdlinge sind diese Sonnenereignisse jedoch weniger offensichtlich: Sie erodieren auch das erstaunlich fließende Magnetfeld der Sonne, was dazu führt, dass die Pole unseres Sterns fast ihre gesamte Ladung verlieren. Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich das Magnetfeld mit der Zeit umkehrt und dann allmählich stärker wird, wenn die Sonnenaktivität nachlässt.

„Im Moment sieht es so aus, als wären die polaren Magnetfelder der Sonne ziemlich synchron“, sagte Lisa Upton, Solarwissenschaftlerin am Southwest Research Institute in Boulder, Colorado. „Sie liegen sehr nahe bei Null, also werden sie sehr, sehr schwach, aber wir sind noch nicht ganz am Punkt der Trendwende.“

Die Polarumkehr markiert den Mittelpunkt eines Prozesses, der etwa im Dezember 2019 begann, als die Sonne am ruhigsten war und kaum ein einziger Sonnenfleck sichtbar war. Zu diesem Zeitpunkt ist das Magnetfeld des Sterns in einem relativ sauberen Dipol angeordnet, wobei ein Pol positiv und der andere negativ geladen ist.

Aber anders als das Erdmagnetfeld oder das eines Stabmagneten ist der Magnetismus der Sonne selbst während der Dipolphase lückenhaft und äußerst instabil. „Es ist kein gleichmäßiges positives Magnetfeld“, sagte der Solarwissenschaftler Todd Hoeksema von der Stanford University. „Es besteht aus vielen kleinen Bereichen magnetischen Flusses, von denen die meisten eine Polarität haben und nicht die andere. Es ist eine dynamische Veränderung.“ "

Die Dipolphase ist flüchtig. Während sich die Sonne dreht, verdreht und verstärkt sich das scheinbar geordnete Magnetfeld. Magnetfelder steigen auch zur Sonnenoberfläche hin an, meist in der Nähe des Sonnenäquators, wo sie als Sonnenflecken erscheinen. Sonnenflecken erscheinen dunkel, weil der erhöhte Magnetismus den Wärmetransport in den Bereich blockiert und so einen kühleren Bereich schafft, in dem die Sonnenflecken weniger hell leuchten als der Rest der Sonnenoberfläche.

Jeder Sonnenfleck ist ein Paar, einer mit positivem Magnetismus und der andere mit negativem Magnetismus. Wenn der Sonnenfleck zerfällt, lösen sich die meisten (aber nicht alle) dieser Magnetpaare auf, sodass nur noch ein geringer Restmagnetfluss zurückbleibt. Dieser Restmagnetismus ist normalerweise dem in der Sonnenhalbkugel vorhandenen Magnetpol entgegengesetzt. Wenn sich Material um die Sonne bewegt, bewegt sich dieser magnetische Restfluss typischerweise in Richtung der Magnetpole dieser Hemisphäre, wodurch oft ein Teil des dort vorhandenen Magnetfelds aufgehoben wird.

Der von einem Paar Sonnenflecken erzeugte Restmagnetfluss hat für sich genommen keine große Auswirkung, aber während aktiverer Perioden im Sonnenzyklus kann die Sonne leicht 100 Sonnenflecken gleichzeitig erzeugen. Während sich all diese Sonnenflecken bilden und zurückziehen, bauen sich die verbleibenden winzigen Ladungen nach und nach an den Polen auf und heben ihre Polarität auf.

Dennoch könnte der Prozess ins Stocken geraten, abhängig von der Aktivität der Sonne und Aspekten ihres Magnetfelds, die Wissenschaftler noch nicht vorhersagen können. „Es geschieht nicht in geordneter Weise, es ist keine reibungslose Funktion“, sagte Upton über die Veränderungen im Magnetfeld der Sonne.

Aber zu diesem Zeitpunkt haben mehrere Jahre der Sonnenfleckenaktivität die magnetischen Pole des Sterns so gut wie zerstört, und eine Umkehrung steht bevor. „Die Sonne ist im Moment ziemlich aktiv“, sagte Sanjay Gossain, Solarwissenschaftler am National Solar Observatory. „Wenn das so weitergeht, werden wir, schätze ich, innerhalb von etwa sechs Monaten eine vollständige Umkehr des magnetischen Pols erleben.“

Wissenschaftler warten gespannt darauf, wie sich der Umkehrprozess entwickelt. „Es ist keine augenblickliche Sache, und es passiert nicht überall gleichzeitig. Während des letzten Sonnenzyklus zum Beispiel kehrte sich die Polarität der nördlichen Hemisphäre der Sonne ab Anfang Juni 2012 um und schwankte dann bis Ende 2014 um Neutral, obwohl die südliche Hemisphäre Mitte 2013 einen sanften Übergang zur entgegengesetzten Polarität vollzog. In diesem Jahr scheint der Übergang zu den Polen gleichmäßiger zu sein. Ich weiß nicht, welcher wird zuerst gehen; es ist ein bisschen wie ein Pferderennen.

Wissenschaftler sagen, dass die Umkehrung der magnetischen Pole der Sonne normalerweise das nahende Sonnenmaximum ankündigt und die Anzahl der Sonnenflecken abnimmt. Dies steht im Einklang mit früheren Vorhersagen, dass dieser Sonnenzyklus relativ schwach ausfallen wird, wenn auch wahrscheinlich etwas stärker als der letzte Sonnenzyklus, der im April 2014 seinen Höhepunkt erreichte.

„Es scheint nun, dass sich das polare Magnetfeld im Jahr 2024 umkehren könnte. Das Maximum des Sonnenzyklus könnte im Jahr 2024 auftreten“, sagte Upton. „Das sind alles ziemlich normale, typische Arrangements. Die Sonne schneidet in diesem Zyklus tatsächlich ziemlich gut ab.“

In den nächsten Jahren werden Sonnenflecken weiterhin ihren verbleibenden Magnetismus dem Pool neuer Ladung hinzufügen, der an den Polen der Sonne wächst, wodurch das neue Magnetfeld gestärkt wird und der Dipolzustand wiederhergestellt wird, der zuletzt 2019 beobachtet wurde. Diesmal wird der Dipolzustand um die Wende der 2030er Jahre auftreten. Ungefähr zur Zeit des Sonnentiefs werden Wissenschaftler auch damit beginnen, vorherzusagen, was während des nächsten Sonnenzyklus passieren könnte, der Mitte der 1930er Jahre seinen Höhepunkt erreichen wird.

Doch nun warten die Wissenschaftler ab, wie sich diese extreme Umkehr entwickelt. „Es ist immer interessant zu sehen, wie es sich entwickelt, das passiert nicht zweimal“, sagte Hoeksma.