Físicos solares em todo o mundo há muito procuram explicações satisfatórias para as muitas cíclicas sobreposição de flutuações de atividade. Além dos mais famosos, aproximadamente 11 anos do "ciclo de Schwabe", o sol também exibe flutuações mais longas, variando de centenas a milhares de anos. Segue-se, por exemplo, o "ciclo de Gleissberg" (cerca de 85 anos), o "ciclo de Suess-de Vries" (cerca de 200 anos) e o quase-ciclo de "eventos Bond" (cerca de 1500 anos), cada um com o nome de seus descobridores. É indiscutível que o campo magnético solar controla essas flutuações de atividade.

As explicações e os modelos nos círculos de especialistas divergem parcialmente quanto ao motivo de o campo magnético mudar. O sol é controlado externamente ou a razão para os muitos ciclos reside em peculiaridades especiais do próprio dínamo solar? O pesquisador do HZDR, Frank Stefani e seus colegas têm procurado respostas há anos - principalmente para a questão muito controversa de se os planetas desempenham um papel na atividade solar.

O movimento do sol em forma de roseta pode produzir um ciclo de 193 anos

Os pesquisadores examinaram mais recentemente o movimento orbital do Sol. O sol não permanece fixo no centro do sistema solar:ele executa uma espécie de dança no campo gravitacional comum com os planetas maciços Júpiter e Saturno - a uma taxa de 19,86 anos. Sabemos pela Terra que girar em sua órbita desencadeia pequenos movimentos no núcleo líquido da Terra. Algo semelhante também ocorre dentro do sol, mas isso foi até agora negligenciado no que diz respeito ao seu campo magnético.

Os pesquisadores tiveram a ideia de que parte do momento orbital angular do sol poderia ser transferido para sua rotação e, assim, afetar o processo interno do dínamo que produz o campo magnético solar. Tal acoplamento seria suficiente para alterar a capacidade de armazenamento magnético extremamente sensível da taquoclina, uma região de transição entre diferentes tipos de transporte de energia no interior do sol. "Os campos magnéticos em espiral poderiam então se encaixar mais facilmente na superfície do sol, "diz Stefani.

Os pesquisadores integraram uma dessas perturbações rítmicas do taquoclino em seus cálculos de modelo anteriores de um dínamo solar típico, e eles foram, portanto, capazes de reproduzir vários fenômenos cíclicos que eram conhecidos a partir de observações. O mais notável foi que, além do ciclo de Schwabe de 11,07 anos já modelado em trabalhos anteriores, a força do campo magnético agora também mudou a uma taxa de 193 anos - este poderia ser o ciclo de Suess-de Vries do sol, que, a partir de observações, foi relatado como sendo de 180 a 230 anos. Matematicamente, os 193 anos surgem como o que é conhecido como um período de batimento entre o ciclo de 19,86 anos e o ciclo duplo de Schwabe, também chamado de ciclo de Hale. O ciclo de Suess-de Vries seria, portanto, o resultado de uma combinação de dois "relógios" externos:as forças das marés dos planetas e o próprio movimento do sol no campo gravitacional do sistema solar.

Planetas como metrônomo

Para o ciclo de 11,07 anos, Stefani e seus pesquisadores já haviam encontrado fortes evidências estatísticas de que ele deve seguir um relógio externo. Eles ligaram este "relógio" às forças das marés dos planetas Vênus, Terra e Júpiter. Seu efeito é maior quando os planetas estão alinhados:uma constelação que ocorre a cada 11,07 anos. Quanto ao ciclo de 193 anos, um efeito físico sensível também foi decisivo aqui, a fim de desencadear um efeito suficiente das fracas forças das marés dos planetas sobre o dínamo solar.

Após o ceticismo inicial em relação à hipótese planetária, Stefani agora assume que essas conexões não são coincidentes. "Se o sol estava pregando uma peça em nós aqui, então seria com uma perfeição incrível. Ou, na verdade, temos a primeira idéia de uma imagem completa dos ciclos curtos e longos de atividade solar. "Na verdade, os resultados atuais também reafirmam retroativamente que o ciclo de 11 anos deve ser um processo cronometrado. De outra forma, a ocorrência de um período de batimento seria matematicamente impossível.

Mergulhando no caos:colapsos de 1000-2000 anos não são previsíveis com mais precisão

Além dos ciclos de atividades mais curtos, o sol também exibe tendências de longo prazo na faixa de mil anos. Estes são caracterizados por quedas prolongadas na atividade, conhecido como "mínimo", como o mais recente "Mínimo Maunder", que ocorreu entre 1645 e 1715 durante a "Pequena Idade do Gelo". Ao analisar estatisticamente os mínimos observados, os pesquisadores puderam mostrar que estes não são processos cíclicos, mas que sua ocorrência em intervalos de aproximadamente um a dois mil anos segue um processo matemático aleatório.

Para verificar isso em um modelo, os pesquisadores expandiram suas simulações de dínamo solar para um período mais longo de 30, 000 anos. Na verdade, além dos ciclos mais curtos, eram irregulares, quedas repentinas na atividade magnética a cada 1.000 a 2.000 anos. "Vemos em nossas simulações como se forma uma assimetria norte-sul, que eventualmente se torna muito forte e sai de sincronia até que tudo entre em colapso. O sistema cai no caos e demora um pouco para voltar a sincronizar novamente, "diz Stefani. Mas este resultado também significa que as previsões de atividade solar de muito longo prazo, por exemplo, para determinar a influência sobre a evolução do clima - são quase impossíveis.