Wat zijn zonnecycli en hoe beïnvloeden ze het weer?

Zowel het weer in de ruimte als het weer op aarde (het weer dat we aan de oppervlakte voelen) worden beïnvloed door de kleine veranderingen die de zon tijdens de zonnecyclus ondergaat.

Wat is de zonnecyclus?

De eenvoudigste definitie van de zonnecyclus is: “De zonnecyclus is de cyclus die het magnetisch veld van de zon ongeveer elke 11 jaar doorloopt.”

Laten we dat eens uitleggen: Bedenk dat de zon een hete bal is van gloeiende, elektrisch geladen gassen. De hoge temperaturen van de zon zorgen ervoor dat deze elektrisch geladen gassen voortdurend in beweging zijn, waardoor gebieden met krachtige magnetische krachten of velden ontstaan. Deze beweging veroorzaakt veel activiteit op het oppervlak van de zon, zonneactiviteit genoemd.

In gebieden waar de magnetische velden bijzonder sterk zijn, kunnen we een zwarte vlek, een zonnevlek genaamd, op het oppervlak van de zon zien verschijnen. Dit duidt op een zonnestorm en veel activiteit onder het oppervlak. Meer zonnevlekken betekent meer zonneactiviteit.

Er lijkt een eb en vloed of “cyclus” te zijn in deze magnetische stroming en beweging. Het is al lang bekend dat het totale aantal zonnevlekken varieert met een ongeveer 11-jaarlijkse herhaling die bekend staat als de zonnecyclus – van laag naar hoog en dan weer van hoog naar laag. De piek van de zonnevlekkenactiviteit staat bekend als het zonnemaximum en het dieptepunt staat bekend als het zonneminimum.

Opmerking: de exacte lengte van de cyclus is niet altijd 11 jaar; hij is zo kort als 8 jaar en zo lang als 14 jaar geweest.

Elf jaar in het leven van de zon, van 1980 (begin van het zonnemaximum) tot 1986 (bijna minimum) tot 1989 (weer bijna maximum). Credit: NASA

Zonnestormen, flare-ups en uitbarstingen!

Onze brandende ster lijkt misschien een constante, onveranderlijke bal, die er altijd hetzelfde uitziet. Echter, net als de planeet Aarde, heeft de Zon weer. Ze heeft gigantische stormen! Ze laait op! Ze werpt enorme gasbellen van het oppervlak naar de ruimte en onze planeet. Hier zijn wat definities:

• Zonvlekken duiden op actieve magnetische velden. De donkere vlekken zijn koeler dan de omringende gebieden. Zie ze als kappen van een magnetische storm die vlak onder het zonneoppervlak broeit. De magnetische velden van de zon zijn in beweging, worden verdraaid en concentreren zich in deze gebieden. Leer meer in “Wat zijn zonnevlekken?”
• Zonnevlammen verschijnen als lichtflitsen op de zon, en worden geassocieerd met zonnevlekken. Af en toe, wanneer krachtige magnetische velden weer op elkaar aansluiten, exploderen ze en breken door het oppervlak van de zon! Er is een plotselinge uitbarsting van lichtenergie en röntgenstraling. Zonnevlammen worden geclassificeerd volgens hun sterkte. De kleinste zijn van klasse B, gevolgd door C, M, en X, de grootste. Klasse M vlammen kunnen korte radio black-outs veroorzaken aan de polen en kleine stralingsstormen die astronauten in gevaar kunnen brengen.
• Coronale massa ejecties (CME’s) zijn enorme wolken van deeltjes die zich verspreiden in de ruimte! Grote stukken magnetische energie worden vanaf de zon de interplanetaire ruimte in geslingerd met snelheden tot enkele miljoenen km/u. CME’s kunnen ontstaan wanneer filamenten/prominenten onstabiel worden en van de zon wegvliegen. Dit noemen we een filament/prominentieuitbarsting.
• Andere zonnegebeurtenissen zijn zonnewindstromen die afkomstig zijn van de coronale gaten op de Zon en zonne-energetische deeltjes die voornamelijk vrijkomen bij CME’s.

Zonnevlammen, CME’s en andere explosies doen zich meestal voor in de buurt van zonnevlekkengroepen wanneer de Zon actiever is. Natuurlijk valt al deze zonneactiviteit samen met het zonnemaximum.

Zonnevlammen versus CME’s

Waarom vindt de zonnecyclus plaats?

De Zon doorloopt deze cycli vanwege haar magnetische aard. De Zon zelf heeft een noord- en een zuidmagnetische pool.

Omdat de gassen van de Zon voortdurend in beweging zijn, raakt het magnetische materiaal voortdurend in de knoop, uitgerekt en verwrongen. Na verloop van tijd leiden deze bewegingen ertoe dat de polen omkeren.

De zonnecyclus vindt plaats door deze poolomkering! Het noorden wordt zuid en het zuiden wordt noord, ongeveer elke 11 jaar.

De polen keren weer terug naar waar ze begonnen, waardoor de volledige zonnecyclus een 22-jarig verschijnsel is.

Hoe beïnvloedt de zonneactiviteit het weer?

De zon beïnvloedt zowel het weer als de technologie (waar we steeds afhankelijker van worden) hier op aarde. Bijvoorbeeld:

• GPS, satellieten en andere hightech systemen in de ruimte kunnen door een actieve zon worden beïnvloed. Sommige van deze systemen worden niet beschermd door de atmosferische lagen van de aarde, zodat grote zonnevlammen miljarden dollars schade kunnen toebrengen aan de hightech-infrastructuur van de wereld – van GPS-navigatie tot elektriciteitsnetten en van vliegreizen tot financiële diensten.
• Stralingsgevaar voor astronauten kan worden veroorzaakt door een stille zon. Zwakke zonnewinden laten meer galactische kosmische straling toe in het binnenste zonnestelsel. Zelfs piloten en bemanningsleden van luchtvaartmaatschappijen kunnen een hogere dosis straling krijgen tijdens zonnestormen.
• Het weer op aarde kan ook worden beïnvloed. Volgens Bob Berman, astronoom voor The Old Farmer’s Almanac, hebben NOAA-wetenschappers nu geconcludeerd dat vier factoren de temperaturen op aarde bepalen: het kooldioxideniveau, vulkaanuitbarstingen, het El Niño-patroon in de Stille Oceaan, en de activiteit van de zon.
• Mondiale klimaatveranderingen, waaronder langdurige perioden van wereldwijde kou, regenval, droogte en andere weersveranderingen, kunnen ook worden beïnvloed door de activiteit van de zonnecyclus.

Schilderij van Abraham Hondius, “De bevroren Theems, kijkend in oostelijke richting naar de Oude Brug van Londen,” 1677. Image credit: Museum of London.

Het Maunder Minimum en de “Kleine IJstijd”

Tijden van verminderde zonneactiviteit lijken overeen te komen met tijden van wereldwijde koude in de geschiedenis. Het beroemdste voorbeeld is de “Kleine IJstijd”.

• Tussen 1645 en 1715 – tijdens wat we nu het “Maunder Minimum” noemen – waren zonnevlekken uiterst zeldzaam.
• Er waren maar zo’n 50 zonnevlekken (in plaats van de gebruikelijke 40 tot 50 duizend) en strenge winters.
• Voor 70 jaar daalden de temperaturen met 1,8 tot 2,7 graden Fahrenheit.
• Zeven decennia van vriezend weer, overeenkomend met de koudste periode van de Kleine IJstijd, leidden tot kortere seizoenen en uiteindelijk voedseltekorten.

Omgekeerd kwamen tijden van verhoogde zonneactiviteit overeen met de opwarming van de aarde. In de 12e en 13e eeuw was de zon actief en was het klimaat in Europa vrij mild.

Experts weten echter niet met zekerheid wat de oorzaak van de Kleine IJstijd was; theorieën suggereren dat deze waarschijnlijk het gevolg was van een combinatie van gebeurtenissen. Sommige wetenschappers onderzoeken andere factoren, zoals verhoogde vulkanische activiteit, die samenvielen met de tijd van het Maunder Minimum.

In welke zonnecyclus zitten we nu?

We zitten nu in zonnecyclus 25. Het bijhouden van de zonnecycli begon in 1755 met zonnecyclus 1.

In december 2019 bereikten de zonnevlekken aantallen het zonneminimum en “rock bottom” en ging de zon van Cyclus 24 over in Cyclus 25. Het zonnemaximum of -piek wordt voorspeld in juli 2025.

• Met zonneminimum bedoelen we het laagste aantal zonnevlekken. Na enkele jaren van hoge activiteit zal de Zon afnemen met minder of bijna geen zonnevlekken. De temperatuur koelt af.
• Omgekeerd is het zonnemaximum het hoogste aantal zonnevlekken in een bepaalde cyclus. Een nieuwe cyclus begint met een “zonnemaximum” dat bezaaid is met zonnestormen en zonnevlekken. De temperatuur warmt op.

Omdat de cycli elkaar kunnen overlappen, kan het een uitdaging zijn om te voorspellen wanneer een nieuwe cyclus begint. Er zijn echter wel enkele aanwijzingen. Zo ontstaan zonnevlekken dichter bij de evenaar van de zon als de cyclus afloopt (en op hogere breedtegraden als een nieuwe cyclus begint). Wetenschappers meten zonnecycli door bij te houden hoeveel zonnevlekken er op het oppervlak van de zon verschijnen en waar ze zich bevinden. Een nieuwe zonnecyclus wordt geacht te zijn begonnen wanneer de zonnevlekken zich op hogere breedtegraden groeperen en de magnetische polariteiten van de leidende vlekken tegengesteld zijn aan die van de vorige cyclus.

Wordt zonnecyclus 25 rustig of wild? Bekijk de voorspellingen voor zonnecyclus 25.