Die Pole des Sonnenmagnetfeldes verschwinden. Aber keine Panik: Es ist alles Teil des üblichen elfjährigen Aktivitätszyklus unseres Moderators.
In den letzten Jahren hat die Sonnenaktivität – gemessen an der Anzahl dunkler Flecken auf der Sonnenoberfläche – zugenommen, wobei Sonnenausbrüche wie Ausbrüche elektromagnetischer Strahlung und Auswürfe von Plasmaklumpen zugenommen haben. Die Sonnenstürme haben für atemberaubende Polarlichter und gelegentliche Funkausfälle gesorgt. Für Erdlinge weniger offensichtlich: Diese Sonnenaktivität hat auch das überraschend flüssige Magnetfeld der Sonne aufgefressen, und die Pole unseres Heimatsterns haben dadurch fast ihre Ladung verloren. Im Laufe der Monate wird sich das Magnetfeld umkehren und dann allmählich stärker werden, wenn die Sonnenaktivität nachlässt, sagen Wissenschaftler.
„Im Moment sieht es so aus, als ob die Polarfelder der Sonne ziemlich gut synchron sind“, sagt Lisa Upton, Solarwissenschaftlerin am Southwest Research Institute in Boulder, Colorado. „Sie nähern sich wirklich Null, also werden sie sehr nah.“ , sehr schwach, aber wir haben die Trendwende noch nicht ganz erreicht.“
Eine Polarumkehr würde den Mittelpunkt eines Prozesses markieren, der etwa im Dezember 2019 begann, als die Sonne am ruhigsten war und kaum ein Sonnenfleck zu sehen war. Zu diesem Zeitpunkt war das Magnetfeld des Sterns als relativ ordentlicher Dipol angeordnet, bei dem ein Pol positiv und der andere Pol negativ geladen ist.
Aber anders als das Erdmagnetfeld oder das eines Stabmagneten ist der Magnetismus der Sonne selbst im Dipolstadium lückenhaft und sehr fließend. „Es ist nicht durchweg positiv“, sagt Todd Hoeksema, Solarwissenschaftler an der Stanford University. „Es besteht aus einer Reihe kleiner Flussregionen, von denen die meisten eine Polarität haben und nicht die andere, und das ist eine Art dynamische Sache – es ändert sich.“
Und die Dipolstufe ist flüchtig. Während sich die Sonne dreht, verzerrt und verstärkt sich das scheinbar geordnete Magnetfeld. Das Magnetfeld steigt auch zur Sonnenoberfläche hin an, typischerweise in der Nähe des Sonnenäquators, wo es sich als Sonnenflecken manifestiert. Ein Sonnenfleck erscheint dunkel, weil der erhöhte Magnetismus den Wärmetransport in den Bereich blockiert und eine kühlere Region erzeugt, die weniger stark leuchtet als der Rest der Sonnenoberfläche.
Jeder Sonnenfleck kommt paarweise vor; einer ist magnetisch positiv und der andere ist negativ. Diese magnetischen Paare lösen sich größtenteils – aber nicht vollständig – auf, wenn die Sonnenflecken zerfallen, und es bleibt ein wenig magnetischer Fluss der einen oder anderen Ladung übrig. Dieser übrig gebliebene Magnetismus weist typischerweise die entgegengesetzte Polarität zu der Polarität der Sonnenhalbkugel auf, auf der er auftritt. Und wenn sich Material um die Sonne bewegt, wandern diese Reste typischerweise in Richtung des Pols dieser Hemisphäre, wodurch das dort vorhandene Magnetfeld normalerweise etwas aufgehoben wird.
Der verbleibende magnetische Fluss eines Sonnenfleckenpaars allein macht keinen großen Unterschied, aber während der aktiveren Periode des Sonnenzyklus kann die Sonne zu jedem Zeitpunkt problemlos mehr als 100 Sonnenflecken erreichen. Während sich all diese Sonnenflecken bilden und verschwinden, bauen sich die winzigen Restladungen nach und nach an den Polen auf und heben ihre Polarität auf. „Man kann die magnetische Polarität in diesem Pol wegkauen“, sagt Hoeksema.
Allerdings kann der Prozess holprig verlaufen, abhängig von der Sonnenaktivität und von Aspekten des Magnetfelds, die Wissenschaftler noch nicht vorhersagen können. „Das geschieht nicht auf geordnete Weise; Es ist keine reibungslose Funktion“, sagt Upton über den sich ändernden Magnetismus der Sonne.
Aber zu diesem Zeitpunkt zeichnet sich eine Umkehr am Horizont ab, da mehrere Jahre Sonnenfleckenaktivität die magnetischen Pole des Sterns nahezu zerstört haben. „Die Sonne ist derzeit ziemlich aktiv“, sagt Sanjay Gosain, Solarwissenschaftler am National Solar Observatory. „Wenn es so weitergeht, schätze ich, dass wir in etwa sechs Monaten sehen werden, dass sich die Polarität völlig umkehrt.“
Wissenschaftler warten gespannt darauf, wie sich der Umkehrprozess entwickelt. „Es ist keine augenblickliche Sache und es passiert nicht überall gleichzeitig“, sagt Hoeksema. Im letzten Sonnenzyklus beispielsweise begann sich die Polarität der Nordhalbkugel der Sonne Anfang Juni 2012 umzukehren und schwankte dann bis Ende 2014 um den Neutralpunkt, obwohl die Südhalbkugel Mitte 2013 sanft in die entgegengesetzte Polarität überging. In diesem Jahr scheinen die Pole gleichmäßiger zu wechseln. „Ich weiß nicht, wer zuerst gehen wird; Es ist eine Art Pferderennen“, sagt Hoeksema.
Die Umkehrung der magnetischen Pole der Sonne signalisiert typischerweise, dass sich das Sonnenmaximum nähert und die Anzahl der Sonnenflecken nachlassen wird, sagen Wissenschaftler. Das passt zu früheren Vorhersagen, dass dieser Sonnenzyklus relativ schwach ausfallen würde, wenn auch vielleicht etwas stärker als der vorherige, der im April 2014 seinen Höhepunkt erreichte.
„Es sieht so aus, als würden sich die Polarfelder wahrscheinlich im Jahr 2024 umkehren. Es sieht so aus, als ob das Maximum des Sonnenzyklus wahrscheinlich im Jahr 2024 erreicht wird“, sagt Upton. „Das alles läuft wirklich ganz normal und typisch ab. Die Sonne verhält sich in diesem Zyklus tatsächlich ziemlich gut.“
In den kommenden Jahren werden Sonnenflecken weiterhin ihren übriggebliebenen Magnetismus zum neuen Ladungspool hinzufügen, der an jedem Sonnenpol wächst, wodurch die neuen Felder gestärkt werden und der Dipolzustand wiederhergestellt wird, der zuletzt im Jahr 2019 beobachtet wurde. Diesmal wird der Dipolzustand auftreten die Wende der 2030er Jahre. Um das Sonnenminimum herum werden sich Wissenschaftler auch daran machen, vorherzusagen, was während des nächsten Sonnenzyklus passieren könnte, der Mitte der 2030er Jahre seinen Höhepunkt erreichen soll.
Aber vorerst sind die Wissenschaftler zufrieden damit, zu sehen, wie sich diese Polumkehr entwickelt. „Es ist immer interessant zu sehen, wie es tatsächlich weitergeht“, sagt Hoeksema. „Es ist nie zweimal dasselbe.“
