De Centennium Gleissberg-Cyclus van de zon

De zon is gelukkig een stabiele ster, waardoor leven hier op aarde mogelijk is. Dat geldt niet voor alle sterren trouwens. Sterren kunnen aan het oppervlak pulseren. Andere sterren zijn dubbelsterren. Tegelijk is de zonneactiviteit ook niet altijd hetzelfde. Deze neemt gedurende de zonnecyclus van 11 jaar op natuurlijke wijze toe en af. Onze ster kent daarbij rustige jaren en dan weer actieve jaren. Hevige zonnestormen kunnen de aarde teisteren. In welke jaren dat gaat gebeuren is voorspelbaar.

Verhoogde zonneactiviteit kan een probleem vormen voor astronauten, die kwetsbaar zijn voor schadelijke (extra) straling die uit onze moederster komt. En de komende decennia zullen er waarschijnlijk veel meer mensen in de ruimte zijn als gevolg van aanstaande missies naar de maan en Mars. Ook het aantal particuliere ruimtevluchten zal gaan toenemen in de nabije toekomst. Ook levert het problemen voor de electronica die aanwezig is in satellieten. De goedkopere satellieten zijn er niet op voorbereid dat de bovenste atmosfeer bij een grote zonsuitbarsting opzwelt, waardoor deze satellieten terug zullen vallen naar de aarde.

Wat is actief?

De cyclus van de zon wordt bepaald door het aantal getelde zonnevlekken op een bepaalde dag. Hoe meer zonnevlekken er zijn, des te hoger is de zonneactiviteit. Vandaar dat de 11-jarige cyclus ook wel de zonnevlekkencyclus wordt genoemd. Het magneetveld van de zon draait daarbij om de 11 jaar om. Formeel gaat het dus om een 22-jarige cyclus, maar de effecten zijn hetzelfde als het magnetisch veld is omgekeerd.

Ook wordt dagelijks de flux van de zon gemeten. Dat is het aantal Joule dat er per vierkante meter gedurende een seconde de aarde treft. Deze is gemiddeld 1361 Watt/m².

Nu blijkt dat de maximumactiviteit in die cyclus niet altijd op hetzelfde niveau beland. Dat varieert per cyclus van 11 jaar. Vandaar dat er onderzoek gedaan wordt om aan te tonen dat er meer cycli bestaan dan alleen die 11-jarige cyclus.

De standaard zonnecyclus

In hoofdlijnen is duidelijk waardoor er een 11-jarige cyclus bestaat. De aarde is een starre rotator. Het maakt niet uit waar je bent op de aarde. Altijd ga je in 24 uur een rondje. Dat geldt niet voor de zon. De zon is een differentiële rotator. Aan de evenaar draait de zon in 25 dagen een rondje. Aan de polen is dat 34 dagen. Dat kan, want de zon is een gasbol. Daardoor windt het magneetveld van de zon zich door de jaren heen op, en breekt het na verloop van tijd spontaan. Onduidelijk blijft waar die 11 jaar dan vandaan komt.

De centennium zonnecyclus

De maximum activiteit tijdens het zonnemaximum van die 11-jarige cyclus lijkt te variëren met een cyclus van 80 tot 100-jaar. Juist nu de huidige zonnecyclus net over zijn maximum heen is lijkt dit echt waar te zijn. Een nieuwe studie heeft aangetoond dat als er een Centennium Gleissberg-Cyclus (CGC) bestaat, dat deze anno 2025 net het CGC minimum is gepasseerd. De voorspelling die uit de CGC studie kwam dit jaar is dat de zonnevlekkenmaxima de komende 50 jaar alleen maar hoger gaan worden. Aan de hand van “ruwe berekeningen” uitgevoerd met ‘machine learning’ kunnen we aannemen dat de zonneactiviteit over 50 jaar het dubbele zal zijn gedurende het zonnemaximum.

Als dat waar is, neemt de dreiging voor ruimtevaartuigen in een baan om de aarde de komende 50 jaar alleen maar toe. Maar dat geldt ook voor de levendige Aurora’s die op de aarde te zien zullen zijn. Andere deskundigen staan echter sceptisch tegenover de nieuwe bevindingen.

De CGC is geen verklaring voor het veelal bekende Maunder Minimum, die 70 jaar duurde waarin sterk verminderde zonneactiviteit aanwezig was tussen 1645 en 1715.

Onderzoek andere sterren dan de zon

In onze directe omgeving zijn veel meer sterren die lijken op de zon. Het zou mooi zijn om de stercyclus te vergelijken met de zonnecyclus. Kent deze ook een cyclus van 11 jaar? En als de ster veel groter, of juist veel kleiner is, dan mag je verwachten dat de cyclus ook vergelijkbaar wijzigt als je de sterren onderling gaat vergelijken want elke ster is een gasbol en een differentiële rotator.

De telescopen die we hebben zijn op dit moment niet goed genoeg om dit bij andere sterren waar te nemen. Wel zijn er zonnevlekken gefotografeerd op het oppervlak van de ster Betelgeuze in sterrenbeeld Orion. Maar dat zijn zonnevlekken die een flink deel van het oppervlak beslaan en anders is dit echt niet met een telescoop waar te nemen. Zonnevlekken tellen op het oppervlak van een andere ster kunnen we voorlopig nog wel vergeten.

Het mag duidelijk zijn dat de oorzaak van de CGC van de zon nog minder begrepen wordt dan de oorzaak van de 11-jarige cyclus van de zon. Het zou kunnen zijn dat de er door de decennia heen subtiele schommelingen in de magnetische velden in elk van de twee hemisferen van de zon plaats vinden.

Als eb en vloed

Kortom de zonneactiviteit is vergelijkbaar met eb en vloed hier op aarde. Deze ontstaat door de maan, maar de zon draagt daar ook aan bij. Aan de kusten geeft dat springvloed als de maan en de zon zo nu en dan samenwerken. Dat is geheel voorspelbaar. De CGC is wetenschappelijk nog niet eens algemeen aanvaard, laat staan dat het voorspellende kracht heeft. Nog meer data is daarvoor nodig om aan ‘machine learning’ aan te bieden. En dat duurt weer 11 jaar voordat we dat kunnen doen.