Slunce se začíná chovat "divně", jeho skvrny mizí

Tato epizoda se pak nápadně překrývá s tehdejším výrazným ochlazením klimatu, kterému se výstižně říká malá doba ledová. Přímou souvislost však nyní již jednoznačně prokázat nelze.

NASA současně zdůrazňuje, že i kdyby se předpovědi Katiashviliové naplnily, nemusí to nutně znamenat konec globálního oteplování, případně může dojít jen k jeho zmírnění. Vlastně jde o to, do jaké míry a zda vůbec souviselo Maunderovo minimum s malou dobou ledovou. Pokud jím byla přímo podmíněna, tak nás nejspíš v následujících desetiletích nečeká nic hezkého.

(Pozn. redakce: Podle obecně přijímaných studií by případný nástup velkého solárního minima mohl zbrzdit globální oteplování o cca -0,3°C na konci století. NASA upozorňuje, že lidský vliv na oteplování Země je tak velký, že ho ani pokles aktivity Slunce nedokáže zastavit.)

Zpráva tak podnítila diskusi, jaký by měl předpokládaný vývoj sluneční aktivity skutečný dopad na klima, počasí, ekonomiku, mezinárodní vztahy − ale dokonce i na zemětřesení a sopečnou činnost.

Příliš dlouhá zima

Každou sekundu se v jádru Slunce při termojaderné fúzi přemění 700 milionů tun vodíku v 695 milionů tun helia. Výsledná energie je nakonec vyzářena do okolního vesmíru mimo jiné v podobě světla a tepla. Na Zemi z toho dopadá jen nepatrný zlomek, přesto představuje prakticky veškerou energii, kterou naše planeta má k dispozici. I zdánlivě nepatrný výkyv v aktivitě Slunce proto může mít nedozírné následky.

Jedním z nejvýraznějších projevů vnitřních pochodů na povrchu Slunce jsou sluneční skvrny. Jde o relativně chladnější místa takzvané fotosféry. Zatímco okolí má teplotu okolo 6000 stupňů Kelvina, v místě skvrny to je "jen" 4000 stupňů. Počty slunečních skvrn na Slunci pravidelně kolísají v cyklu, který průměrně trvá jedenáct let a jemuž se říká Schwabeův cyklus. Za tu dobu Slunce přejde z maximální aktivity, během níž je mnoho skvrn, slunečních bouří a dalších dramatických projevů, až do minima, při němž skvrny prakticky vymizí. Od okamžiku, kdy se začnou objevovat nové, začíná i nový cyklus.

Kolem roku 1000 provo­zovali Vikingové v Grónsku farmy, o čemž se dnes může obyvatelům ostrova jen zdát.

A aby to bylo ještě složitější, Schwabeův cyklus je polovinou dvaadvacetiletého Haleova cyklu, během něhož se přepóluje a pak do původní polarity zase navrátí magnetické pole Slunce. Předpokládá se i existence vyšších cyklů trvajících stovky, nebo dokonce tisíce let. V současnosti budí pozornost zejména tzv. Suessův cyklus, trvající okolo dvou století, což je právě doba, která nás dělí od Maunderova minima a malé doby ledové. Pro potvrzení existence vyšších cyklů však chybí dostatečně dlouhá časová řada údajů o aktivitě Slunce.

Existence skvrn je známá už od starověku, později ale mezi učenci převládlo filozofické mínění, že naše hvězda musí být ze své podstaty dokonalá, takže žádné skvrny nemá. Až na přelomu 16. a 17. století tyto útvary svým dalekohledem pozoroval Galileo Galilei a opět se připustila jejich existence. Od té doby jim hvězdáři věnovali soustavnou pozornost a vedli o jejich výskytu přesné záznamy.

Tak se také podařilo zjistit, že v jedenáctiletém cyklu se občas projevují výchylky. V polovině 19. století si britský astronom Edward Walter Maunder při studiu starých záznamů všiml, že chod slunečních cyklů se v minulosti na nějaký čas zastavil − v 17. a 18. století zcela vymizely sluneční skvrny a došlo k dalším změnám v aktivitě Slunce. V této době také byla sluneční korona tenčí a slabší. Záznamy ze starých kronik rovněž ukázaly, že v té době se přestaly na obloze objevovat polární záře. Nepochybně tedy šlo o celkový pokles aktivity naší hvězdy. Dnes je tento fenomén na počest svého objevitele označován jako Maunderovo minimum.

Za jeho počátek je považován rok 1638. Tehdy se také naplno projevila malá doba ledová, která následovala po velmi teplém klimatickém výkyvu vrcholícím okolo roku 1000. V té době dokonce mohli Vikingové v Grónsku provozovat zemědělské farmy, o čemž se dnes může obyvatelům ledovci pokrytého ostrova jen zdát.

Následné zhroucení klimatu do malé doby ledové mělo dalekosáhlé důsledky − jak ukazují mimo jiné i obrazy tehdejších malířů se zamrzlým Severním mořem. Romantika bruslení na moři ale byla jen slabým vyvážením záporných stránek − na prvním místě sérií katastrofálních neúrod a dramatických výkyvů počasí. Chladná perioda vyvrcholila na počátku 18. století, kdy často plodiny nemohly vůbec vzejít a hospodářská zvířata umírala v důsledku hladu a epidemií.

Skvrny se na Slunci objevily až okolo roku 1715 a jedenáctiletý cyklus se zase nastartoval. Není přitom bez zajímavosti, že mimořádně silné zimy a neobvyklé výkyvy počasí nastaly až po odeznění minima v druhé polovině 18. století. Například české kroniky zaznamenávají kruté mrazy v letech 1784, 1794 a 1796 a katastrofální povodně v roce 1782. Od té doby až do současnosti se klima průběžně otepluje.

Předpovědi kosmického počasí

Závěry Iriny Katiashviliové jsou v souladu i s některými jinými pracemi, ale liší se od nich přesností a vypovídací hodnotou, protože vycházela z jiných zdrojů dat. Zatímco dříve vznikaly predikce solární aktivity pouze na základě vyhodnocování četnosti a velikosti slunečních skvrn a na základě měření vlivu Slunce na magnetické pole Země, ona k nim přidala komplexnější informace ze satelitů provádějících přímá měření magnetického pole naší hvězdy.

Magnetické bouře mohou mít devastující účinky na energetickou infrastrukturu i komunikační sítě.

Díky komplexnějším informacím bylo možné vytvořit 3D simulaci magnetohydrodynamických procesů odehrávajících se ve slunečním nitru. Metodika vypracovaná roku 2008 byla použita pro experimentální předpověď solární aktivity na další léta. Doposud se předpověděné hodnoty velmi blíží skutečným. Pokud bude mít model pravdu i do budoucnosti, pak by to znamenalo, že maximum nadcházejícího cyklu sluneční aktivity bude o 30 až 50 procent nižší, než bývá běžné − a to se na Zemi zcela jistě projeví.

Že se se Sluncem v poslední době děje něco neobvyklého, naznačují i práce britského vědce Michaela Lockwooda a dalších astronomů. V předchozím minimu jedenáctiletého cyklu okolo roku 2008 bylo Slunce bez skvrn 268 dní, což je rekord za celou dobu pozorování od Galileových časů. Rekord ale nevydržel: padl při současném minimu, kdy za rok 2019 bylo bez skvrn 272 dní, z toho 35 dní nepřetržitě. 

Nejde ale jen o současné minimum výskytu skvrn. Metodika, kterou použila Katiashviliová, možná umožní předpovídat i další průběh sluneční aktivity, včetně následujících maxim. Magnetické bouře vyvolané sluneční aktivitou mohou mít devastující účinky na energetickou infrastrukturu, komunikace, počítačové sítě a další životně důležité systémy.

Podle některých studií má Slunce vliv na tektonickou a vulkanickou činnost. Mechanismus ale zatím není znám.

Známý je případ extrémně silné geomagnetické bouře roku 1859, kdy noční nebe rozsvítily intenzivní polární záře i nad subtropickými oblastmi. Tehdy elektrické výboje likvidovaly jen telegrafní linky, protože jiná infrastruktura neexistovala. Dnes by se ale při stejně silné bouři prakticky zastavil život − zejména ve vyspělých zemích.

Z některých studií také vyplývá, že Slunce má vliv na tektonickou a vulkanickou činnost. Mechanismus tohoto působení zatím není znám, má se ale za to, že změny zemské magnetosféry vyvolané sluneční aktivitou mají vliv na množství kosmického záření dopadajícího na Zemi. V případě větší intenzity kosmického bombardování zřejmě energetické částice pronikají do zemské kůry hlouběji a ovlivňují pochody, které tam probíhají. Znalost toho, co má naše hvězda za lubem, by tedy prospěla i možnostem předpovídání zemětřesení a velkých sopečných erupcí.

Doslova otázku života a smrti představuje možnost předvídat sluneční aktivitu pro vesmírné lety. Zatímco ISS obíhá Zemi v poměrně malé výšce pod ochranou zemské magnetosféry, posádky misí na Měsíc, Mars nebo k asteroidům tuto ochranu mít nebudou. Kdyby jejich loď nebo stanici zasáhl proud částic vymrštěných sluneční erupcí, zahynou.

Pokud se ukáže, že modely procesů ve slunečním nitru fungují a že jde na jejich základě vytvářet spolehlivé předpovědi, šance na přežití a další rozvoj naší technologické civilizace by se zásadním způsobem zvýšily. Ovšem pouze za předpokladu, že tyto modely budou "krmeny" dostatkem kvalitních dat. Proto také startují stále nové satelity umožňující sledovat Slunce zblízka a z úhlů, které jsou pro pozemské teleskopy nedostupné.

Zatím posledním takovým přístrojem bude evropská sonda Solar Orbiter, která by měla odstartovat v prvním nebo druhém týdnu února. Pokud vše půjde dobře, během dvou let se dostane na dráhu poprvé umožňující sledovat i děje na pólech Slunce. Na čtyřech z deseti vědeckých přístrojů na palubě sondy se podíleli Češi.