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Sonnenflecken könnten nächsten Sonnenzyklus früh verraten
Früher Blick auf die nächste Sonnenphase: Wie stark ein Sonnenzyklus ausfällt, könnte sich rund sieben Jahre vor seinem Maximum abschätzen lassen. Entscheidend ist die Sonnenfleckenzahl an einem markanten Abschaltpunkt, an dem die extremsten Weltraumwetter-Ereignisse abrupt seltener werden. Für Zyklus 26 ergibt sich bisher nur eine schwache bis mäßige Prognose.
Coventry (England). Die Sonne schwankt in einem ungefähr elfjährigen Rhythmus zwischen ruhigen und aktiven Phasen. Mit der Zahl der Sonnenflecken verändern sich auch die Häufigkeit starker Ausbrüche und die Bedingungen in der Ionosphäre. Für Satelliten, Funkverbindungen, Navigation und Stromnetze ist deshalb wichtig, wie heftig ein kommender Sonnenzyklus ausfallen könnte.
Der aktuelle Sonnenzyklus 25 hat nach Angaben des World Data Center SILSO sein Maximum im Oktober 2024 erreicht und befindet sich inzwischen in der absteigenden Phase. Gerade diese Phase könnte mehr über den nächsten Zyklus verraten als bisher gedacht. Eine neue Analyse sucht dafür nicht erst am Sonnenminimum nach einem Signal, sondern an einem früheren, klar definierten Abschaltpunkt der Aktivität.
Die Physikerin Prof. Sandra Chapman von der University of Warwick hat dafür die monatliche internationale Sonnenfleckenzahl seit 1749 ausgewertet. Sie glättete die Werte über 13 Monate und überführte die unterschiedlich langen Sonnenzyklen mit einer Hilbert-Transformation auf eine einheitliche Phasenuhr. So lässt sich für jeden Zyklus ein Übergang von der aktiven in eine vergleichsweise ruhige Phase bestimmen.
Entscheidend ist die Sonnenfleckenzahl genau zu diesem Zeitpunkt. Für die Zyklen 1 bis 25 verglich Chapman diesen Wert mit dem Maximum des jeweils folgenden Zyklus. Dabei ergab sich ein Bestimmtheitsmaß von r² = 0,71 und ein Pearson-Korrelationskoeffizient von ρ = 0,84. Je höher die Sonnenfleckenzahl beim Abschaltpunkt war, desto höher lag im historischen Datensatz meist das nächste Maximum.
Dieser Zusammenhang liefert im Rückblick einen Vorlauf von ungefähr sieben Jahren. Der Abschaltpunkt liegt damit deutlich vor dem folgenden Maximum und soll einen Teil der Information erfassen, die bereits in der späten Phase des vorherigen Zyklus steckt. Als mögliche physikalische Verbindung diskutiert die Studie die polaren Magnetfelder, aus denen sich Magnetfelder des folgenden Zyklus mitentwickeln. Direkt getestet wird dieser Mechanismus in der Arbeit jedoch nicht.
Für Sonnenzyklus 26 ist die Lage noch unsicherer, weil Zyklus 25 seinen Abschaltpunkt noch nicht erreicht hat. Chapman musste die Sonnenfleckenzahl deshalb mit drei bereits verwendeten Projektionen in die Zukunft verlängern. In der im Mai veröffentlichten Studie lag der erwartete Abschaltpunkt je nach Projektion zwischen Ende 2028 und Anfang 2029. Aus diesen Projektionen ergibt sich bisher ein schwacher bis mäßiger Zyklus 26, dessen Maximum voraussichtlich niedriger als oder ungefähr so hoch wie das von Zyklus 25 ausfallen könnte.
Die Unsicherheitsbereiche sind derzeit allerdings breit. Die Projektionen schließen in dieser frühen Phase weder einen deutlich schwächeren noch einen stärkeren Zyklus zuverlässig aus. Erst wenn der Abschaltpunkt von Zyklus 25 tatsächlich beobachtet wurde, kann die Methode mit gemessenen statt hochgerechneten Sonnenfleckenzahlen arbeiten. Dann soll die Vorhersage wesentlich enger werden, während bis zum Maximum des nächsten Zyklus immer noch ungefähr sieben Jahre Vorlauf bleiben.
Eine weitere Einschränkung betrifft die Prüfung des Verfahrens selbst. Die historischen Zyklen wurden nachträglich mit bekannten Daten zurückgerechnet, es handelt sich also um Hindcasts und nicht um 25 unabhängige Vorhersagen, die vor dem jeweiligen Maximum veröffentlicht wurden. Zudem deutet die Analyse darauf hin, dass starke Sonnenzyklen mit Maxima oberhalb von etwa 150 Sonnenflecken anders geformt sein können als schwache bis mäßige Zyklen. Das könnte gerade Projektionen erschweren, die von einem durchschnittlichen Zyklusverlauf ausgeh