Ungefähr alle 11 Jahre wird die Sonne gewalttätig aktiv und zeigt sowohl für Aurora-Beobachter als auch für Sungazer eine magnetische Aktivität. Der Zeitpunkt des Sonnenzyklus ist jedoch alles andere als genau, was es schwierig macht, die genaue zugrunde liegende Physik zu bestimmen.
Normalerweise verwenden Astronomen Sonnenflecken, um den Verlauf des Sonnenzyklus abzubilden. Jetzt hat ein internationales Team von Astronomen einen neuen Marker entdeckt: Lichtpunkte, kleine helle Punkte in der Sonnenatmosphäre, die es uns ermöglichen, die ständigen Turbulenzen des Materials innerhalb der Sonne zu beobachten.
Die neuen Marker bieten eine neue Methode, um zu verstehen, wie sich das Magnetfeld der Sonne im Laufe der Zeit entwickelt, was auf einen tieferen und längeren Zyklus hindeutet.
Eine gut erzogene Sonne dreht alle 11 Jahre ihre Nord- und Südmagnetpole um. Der Zyklus beginnt, wenn das Feld schwach und dipolar ist. Aber die Rotation der Sonne ist an ihrem Äquator schneller als an ihren Polen, und dieser Unterschied dehnt und verwickelt die Magnetfeldlinien und erzeugt letztendlich Sonnenflecken, Vorsprünge und manchmal Fackeln.
"Sonnenflecken waren der beständige Marker für das Verständnis der Mechanismen, die das Innere der Sonne bestimmen", sagte der Hauptautor Scott McIntosh vom Nationalen Zentrum für Atmosphärenforschung in einer Pressemitteilung. "Aber die Prozesse, die Sonnenflecken erzeugen, sind nicht gut verstanden, und weit weniger diejenigen, die ihre Migration steuern und was ihre Bewegung antreibt."
Deshalb haben McIntosh und Kollegen ein neues Tracking-Gerät entwickelt: Flecken von extremem Ultraviolett- und Röntgenlicht, sogenannte Hellpunkte in der Sonnenatmosphäre oder Korona.
"Jetzt können wir sehen, dass es in der Sonnenatmosphäre helle Punkte gibt, die wie Bojen wirken, die an dem verankert sind, was viel tiefer unten vor sich geht", sagte McIntosh. "Sie helfen uns, ein anderes Bild vom Inneren der Sonne zu entwickeln."
McIntosh und Kollegen haben die Fülle der Daten des Solar and Heliospheric Observatory und des Solar Dynamics Observatory durchgesehen. Sie stellten fest, dass sich mehrere Banden dieser Marker im Laufe der Zeit auch stetig in Richtung Äquator bewegen. Aber sie tun dies auf einer anderen Zeitskala als Sonnenflecken.
Bei Sonnenminimum können zwei Bänder auf der Nordhalbkugel (eine positive und eine negative) und zwei Banden auf der Südhalbkugel (eine negative und eine positive) vorhanden sein. Aufgrund ihrer Nähe heben sich entgegengesetzte Ladungsbänder leicht auf, wodurch das Magnetsystem der Sonne ruhiger wird und weniger Sonnenflecken und Eruptionen entstehen.
Sobald die beiden Bänder mit niedriger Breite den Äquator erreichen, heben sich ihre Polaritäten gegenseitig auf und die Bänder verschwinden abrupt - ein Prozess, der durchschnittlich 19 Jahre dauert.
Die Sonne hat nur noch zwei große Bänder, die auf einen Breitengrad von etwa 30 Grad gewandert sind. Ohne das nahe gelegene Band werden die Polaritäten nicht aufgehoben. Zu diesem Zeitpunkt wird das ruhige Gesicht der Sonne heftig aktiv, da die Sonnenflecken schnell wachsen.
Das Sonnenmaximum dauert jedoch nur so lange, weil der Prozess der Erzeugung eines neuen Bandes mit entgegengesetzter Polarität bereits in hohen Breiten begonnen hat.
In diesem Szenario ist es der Zyklus des Magnetbandes, der den Sonnenzyklus wirklich definiert. "Somit kann der 11-jährige Sonnenzyklus als Überlappung zwischen zwei viel längeren Zyklen angesehen werden", sagte Co-Autor Robert Leamon von der Montana State University in Bozeman.
Der wahre Test wird jedoch mit dem nächsten Sonnenzyklus kommen. McIntosh und Kollegen sagen voraus, dass die Sonne irgendwann in der letzten Jahreshälfte 2017 ein solares Minimum erreichen wird und die ersten Sonnenflecken des nächsten Zyklus gegen Ende 2019 erscheinen werden.
Die Ergebnisse wurden in der Ausgabe vom 1. September des Astrophysical Journal veröffentlicht und sind online verfügbar.
