Wat is de zonnecyclus?
De zonnecyclus beschrijft een ongeveer 11-jarige cyclus van de zonneactiviteit die wordt aangedreven door het magnetische veld van de Zon en wordt weergegeven door de frequentie en intensiteit van zonnevlekken die zichtbaar zijn op het oppervlak.
Zonnecycli zijn repetitief maar moeilijk te voorspellen. Een cyclus kan zo kort zijn als8 jaar of zo lang duren als 14 jaar en varieert sterk in intensiteit. De huidige cyclus – zonnecyclus 25 – begon in december 2019. De zonneactiviteit zal naar verwachting toenemen tot het voorspelde maximum in 2025.
Verhoogde zonneactiviteit vormt een risico voor satellieten, ruimtevaartuigen en zelfs ruimtewandelende astronauten als gevolg van verhoogde blootstelling aan straling. Op Aarde kunnen de grote geomagnetische stormen die door de activiteit van de Zon worden veroorzaakt interfereren met hoogfrequente radiocommunicatie en GPS.
Wat veroorzaakt de cyclus van de Zon?
De zonnecyclus wordt aangedreven door het magnetische veld van de Zon. Elke 11 jaar of zo verandert het magnetische veld van de Zon. Het noorden wordt zuid en het zuiden wordt noord. Veranderingen in het magnetische veld van de Zon beïnvloeden de hoeveelheid activiteit op het oppervlak van de Zon.
Tijdens de zonnecyclus verzwakken de polaire magnetische velden van de Zon. Ze gaan naar nul en komen dan weer tevoorschijn met de tegenovergestelde polariteit. Dit is een vast onderdeel van de zonnecyclus.
Wanneer de magnetische polen van de Zon omslaan rimpelen de effecten door het zonnestelsel want de heliosfeer – het gebied van de ruimte dat wordt beïnvloed door de zonnewind – strekt zich tot miljarden kilometer voorbij Pluto uit. Planeten zonder beschermende magnetosfeer zoals Venus voelen de volledige impact. In 2006 stootte de Zon een kleine plasmawolk oftewel een CME uit – een afgifte van plasma en magnetisch veld – die Venus trof en de atmosfeer van de planeet ontdeed van enorme hoeveelheden zuurstof.
De magnetische polen van de Aarde draaien ook om maar het interval tussen de omkeringen is veel langer, gemiddeld ongeveer elke 300.000 jaar. De laatste poolomkering vond ongeveer 780.000 jaar geleden plaats.
De zonnecyclus en de zonnevlekkenactiviteit
Zonnevlekken zijn donkere, koelere gebieden op het oppervlak van de Zon die ontstaan door verstoringen in het magnetisch veld van de Zon. Het totale aantal zonnevlekken varieert gedurende de 11-jarige cyclus met een piek in de zonnevlekkenactiviteit die samenvalt met het zonnemaximum en een zonnevlekkenminimum die samenvalt met het zonneminimum. De zonnecyclus wordt ook wel de zonnevlekkencyclus genoemd.
Tijdens een zonnecyclus gaat het aantal vlekken van laag naar hoog en dan weer terug naar laag.
De positie van de zonnevlekken verandert ook gedurende de cyclus. Tijdens het zonnemaximum worden zonnevlekken gevonden langs de middelste breedtegraden (ongeveer 30° noord en 30° zuid). Vervolgens bewegen zonnevlekken geleidelijk naar de evenaar waar ze zich tijdens het zonneminimum bevinden. Soms zijn er helemaal geen zonnevlekken zichtbaar tijdens een zonneminimum.
Hoe worden wij door de zonnecyclus beïnvloed?
Wanneer de zonnecyclus op zijn hoogtepunt is – zonnemaximum – kan ruimteweer een risico vormen voor communicatie op Aarde, satellieten en zelfs ruimtewandelende astronauten.
Een spectaculair neveneffect van de toegenomen zonneactiviteit tijdens de zonnecyclus is de grotere kans om poollicht te zien: het aurora borealis (noorderlicht) en zijn zuidelijke tegenhanger het aurora australis. Wanneer de energetische deeltjes van de Zon inslaan in en interageren met de bovenste atmosfeer van de Aarde, verlichten verblindende lichtshows de lucht. De kleur van het poollicht hangt af van welke chemicaliën in de atmosfeer van de Aarde de deeltjes raken. Rode tinten worden geproduceerd door botsingen met stikstofmoleculen en groen wordt geproduceerd door zuurstofmoleculen.
Ondanks de enorme hoeveelheid energie die door de Zon vrijkomt tijdens bijzonder actieve periodes in zijn 11-jarige cyclus varieert de hoeveelheid elektromagnetische straling die van de Zon wordt ontvangen in vermogen per oppervlakte-eenheid slechts ongeveer 0,15%. Deze verandering in straling is niet groot genoeg om op de lange termijn veranderingen in het klimaat op Aarde te veroorzaken.
Volgens NASA zijn er drie belangrijke manieren waarop de verhoogde activiteit van de Zon effect kan hebben op de Aarde.
Grote zonnevlammen kunnen leiden tot uitval van radioverkeer op Aarde, waarbij elektromagnetische energie de bovenste atmosfeer van de Aarde verstoort. Deze verstoring vindt voornamelijk plaats in de ionosfeer. In de ionosfeer verplaatsen zich de signalen voor langeafstandscommunicatie. Dit kan leiden tot radiostoringen over de hele wereld.
Stormen van zonnestraling kunnen ook snel bewegende deeltjes uitzenden. Deze bevatten veel energie en kunnen een gevaar vormen voor astronauten en ruimtevaartuigen in een baan om de Aarde. Tijdens deze stormen kan aan astronauten in het International Space Station gevraagd worden om onderdak te zoeken en worden alle activiteiten buiten het ruimtestation gestaakt. Stralingsgevoelige systemen op satellieten worden uitgeschakeld totdat de storm is overgewaaid.
Een tot drie dagen nadat een uitbarsting op de Zon richting de Aarde wijst kan een gigantische plasmawolk (CME = Coronal Mass Ejection) de magnetosfeer van de Aarde raken en stromen induceren in elektrische systemen op Aarde. Elektriciteitsnetten zijn bijzonder kwetsbaar voor dergelijke energiepieken en ze kunnen leiden tot grote stroomstoringen. Opmerkelijke black-outs veroorzaakt door geomagnetische stormen zijn de black-out in 1989 in de hele provincie Quebec in Canada en de black-out in 2003 in het oosten van de Verenigde Staten en Canada.
Hoe wordt de zonnecyclus voorspeld en gemonitord?
Het is belangrijk om zonnecycli te voorspellen en te volgen. Op die manier kunnen we voorbereid zijn op veranderingen in de zonneactiviteit.
Het World Data Center for Sunspot Index and Long-term Solar Observations van de Koninklijke Sterrewacht van België monitort en voorspelt de zonnecyclus, volgt zonnevlekken en registreert de hoogte- en dieptepunten van de zonnecyclus. Wetenschappers van NASA en NOAA vormen ook een regelmatig voorspellingspaneel voor de zonnecyclus om de zonneactiviteit te evalueren.
Het begrijpen van de zonnecyclus en het kunnen voorspellen wanneer een nieuwe cyclus zal ontstaan is een belangrijk onderdeel van de voorspelling van het ruimteweer.
Wetenschappers hopen ooit het ruimteweer te kunnen voorspellen zoals meteorologen hier op Aarde doen.
Wie ontdekte de zonnecyclus?
De zonnecyclus werd ontdekt door de amateurastronoom Heinrich Schwabe gedurende zijn waarnemingen tussen 1826 en 1843. Schwabe merkte op dat de zonnevlekkenactiviteit veranderde over een periode van ongeveer 11 jaar. Hij bepaalde ook dat de Zon eenmaal per 27 dagen om zijn as draait.
Sinds 1755 nummeren wetenschappers de zonnecycli. Cyclus 1 begon in maart 1755 en eindigde in juni 1766. Momenteel zijn we bezig met zonnecyclus 25.
Eerste publicatie: 22 juli 2022
Bron: NASA, ESA, space.com
