Setelah penemuan teleskop, astronom Galileo Galilei, Thomas Herriot, Christoph Scheiner dan Jan Fabricius secara independen menemukan bahwa bintik-bintik muncul di piringan Matahari. Namun, butuh waktu hampir 250 tahun untuk memahami bahwa perilaku Matahari mengikuti jadwal tertentu dengan jangka waktu 11 tahun. Periodisitas aktivitas matahari selama sebelas tahun ditemukan secara tidak sengaja pada abad ke-19 oleh apoteker Jerman Heinrich Schwabe. Dia tertarik pada astronomi dan, dengan menggunakan teleskop amatir, berusaha menemukan planet kecil hipotetis di orbit Merkurius. Ia tidak pernah menemukan planet tersebut, namun berkat pengamatan sistematis ia menemukan siklus aktivitas matahari. Pengamatan bintik matahari sekarang dilakukan dua kali sehari sepanjang tahun oleh observatorium di seluruh dunia, dan memprediksi siklus matahari 11 tahun merupakan hal yang sangat penting dalam banyak bidang aktivitas manusia di luar angkasa dan di Bumi.

Cuaca luar angkasa

Pada awal abad ke-20, ilmuwan terkemuka Rusia Alexander Chizhevsky mengajukan gagasan tentang cuaca luar angkasa dan meletakkan dasar bagi munculnya cabang ilmu baru yang mempelajari hubungan matahari-terestrial. Ia mengatakan bahwa Bumi senantiasa berada dalam pelukan Matahari. Dan suasana hati Matahari ditransmisikan ke Bumi melalui pelukan ini. Dari korona matahari, atmosfer Matahari, angin matahari terus mengalir, aliran partikel bermuatan yang berhembus ke Bumi dan planet-planet lain di tata surya. Angin matahari membawa energi Matahari, meregangkan dan membawa medan magnet matahari ke luar angkasa. Akibatnya, seluruh tata surya dipenuhi angin matahari dan medan magnet matahari. Dan sejak Matahari berputar, medan magnet di ruang antarplanet berbentuk lipatan spiral bergelombang, seperti rok balerina berlapis-lapis. Dan Bumi serta semua planet di tata surya hidup di lipatan ini.

Observatorium Surya dan Heliosfer Gambar tersebut menggambarkan aktivitas matahari selama 11 tahun, dari minimum pada tahun 1996 hingga maksimum pada tahun 2001 hingga kembali ke minimum pada tahun 2006.

Dengan satu atau lain cara, orang harus memperhitungkan prakiraan peristiwa aktif Matahari dalam rencana harian mereka. Menempatkan satelit ke mode aman selama peristiwa matahari aktif dapat mencegah gangguan pada susunan surya dan sistem utama satelit. Cuaca antariksa merupakan ancaman bagi astronot di luar angkasa yang terpapar paparan radiasi signifikan di atas ambang batas penyakit radiasi. Peristiwa aktif di Matahari dapat menyebabkan gangguan pada perambatan sinyal radio. Cuaca luar angkasa mempengaruhi dosis radiasi yang diterima pilot dan penumpang, terutama selama penerbangan transpolar. Prakiraan cuaca luar angkasa yang tepat waktu sangat penting untuk penerbangan dan perlindungan sejumlah sistem teknis berbasis darat, untuk penerbangan luar angkasa manusia, dan peluncuran satelit ilmiah dan komersial.

Siklus matahari diawali dengan munculnya bintik matahari di kutub, seiring berjalannya siklus maka semakin banyak pula bintik matahari yang muncul, berpindah dari kutub ke ekuator Matahari. Pada aktivitas matahari minimal, ketika praktis tidak ada bintik di Matahari, medan magnet Matahari tampak seperti magnet biasa, dengan garis magnet melingkar dan dua kutub. Karena ekuator Matahari berputar lebih cepat daripada kutub, selama rotasi Matahari medan magnetnya tampak terjerat, seperti bola benang. Saat aktivitas matahari mendekati maksimumnya, medan magnet dua kutub yang familiar berubah menjadi banyak medan magnet lokal di permukaan Matahari, lingkaran material surya yang terjerat muncul ke atmosfer matahari, dan dapat dikeluarkan dalam bentuk suar. dan lontaran massa koronal dan mencapai Bumi. Akibatnya, pada aktivitas matahari maksimum, jumlah peristiwa aktif di Matahari meningkat secara signifikan. Sebaliknya, pada puncaknya, medan magnet Matahari begitu kuat sehingga menyapu sinar kosmik galaksi keluar tata surya kita sehingga menimbulkan bahaya besar bagi sistem teknologi di luar angkasa. Setiap 11 tahun sekali, kutub Matahari berpindah tempat, kutub selatan muncul menggantikan kutub utara, dan sebaliknya. Ini adalah proses kompleks yang belum sepenuhnya dipahami, dan model dinamo surya adalah salah satu soal nonlinier tersulit dalam fisika matematika.

Prakiraan siklus matahari

Setiap siklus matahari diberi nomor untuk memudahkan, misalnya, kita sekarang mendekati minimal 24 siklus aktivitas matahari. Tugas para ilmuwan adalah memprediksi kekuatan 25 siklus aktivitas matahari berikutnya sedini mungkin. Para ilmuwan dari Skoltech, Karl-Franz-Universität Graz dan Royal Observatory of Belgia telah mengembangkan metode yang memungkinkan untuk memprediksi kekuatan siklus 11 pita berikutnya sejak dini, yaitu pada tahap maksimum siklus matahari saat ini. Artinya siklus matahari saat ini, pada puncaknya, ketika medan magnet matahari berbalik, sudah membawa pengetahuan tentang kekuatan siklus 11 tahun ke depan. Penemuan ini mungkin dapat membantu mempelajari mekanisme kerja dinamo surya. Analisis menunjukkan bahwa variasi jangka pendek aktivitas matahari selama fase jatuhnya siklus berkaitan dengan kekuatan siklus berikutnya. Lonjakan aktivitas yang tiba-tiba pada fase penurunan dan perlambatan laju penurunan jumlah relatif bintik matahari menunjukkan adanya aktivitas, yang memanifestasikan dirinya dalam amplitudo yang lebih besar pada siklus berikutnya dibandingkan dengan siklus saat ini. Studi ini mengusulkan metode baru dan kuat untuk mengukur variasi aktivitas matahari jangka pendek yang sudah berada pada tahap maksimum siklus matahari saat ini, pada awal fase penurunan, dan menghasilkan indikator yang berarti untuk memprediksi kekuatan siklus berikutnya.

Perkiraan tersebut memperkirakan bahwa aktivitas matahari di masa depan akan rendah dan kekuatan siklus matahari 25 berikutnya akan lebih kecil lagi dibandingkan kekuatan siklus matahari 24 saat ini. Hasil penelitian tersebut dipublikasikan di The Astrophysical Journal.

“Cuaca luar angkasa adalah ilmu masa depan, sesuatu yang menyatukan kita semua, membuat hidup kita lebih baik, dan memungkinkan kita menjaga planet kita. Ini adalah langkah selanjutnya dalam eksplorasi ruang angkasa. Dan apa pun badai yang terjadi, semoga cuaca luar angkasa Anda baik!” — kata penulis pertama studi ini, profesor Skoltech Tatyana Podladchikova.

Materi disediakan oleh layanan pers Institut Sains dan Teknologi Skolkovo (

Selama sebelas hari penuh di Matahari, bertentangan dengan pepatah terkenal, tidak ada satu titik pun. Artinya, bintang kita sedang memasuki periode aktivitas minimal dan badai magnet serta semburan sinar-X akan jarang terjadi pada tahun depan. Kami meminta Sergei Bogachev, pegawai Laboratorium Astronomi Matahari Sinar-X di Institut Fisika Lebedev, Doktor Ilmu Fisika dan Matematika, untuk berbicara tentang apa yang terjadi pada Matahari ketika aktivitasnya meningkat lagi dan apa yang menjelaskan penurunan dan kenaikan ini.

Tidak ada bintik matahari di matahari hari ini

Rata-rata jumlah Serigala bulanan di Matahari - indeks yang digunakan para ilmuwan untuk mengukur jumlah bintik matahari - turun di bawah 10 dalam tiga bulan pertama tahun 2018. Sebelumnya, pada tahun 2017 angkanya tetap di level 10–40, dan setahun sebelumnya dalam beberapa bulan jumlahnya mencapai 60. Pada saat yang sama, jilatan api matahari hampir tidak lagi terjadi di Matahari, dan seiring dengan itu, jumlah badai magnet di Bumi cenderung nol. Semua ini menunjukkan bahwa bintang kita dengan percaya diri bergerak menuju aktivitas matahari minimum berikutnya - suatu keadaan yang dialaminya kira-kira setiap 11 tahun.

Konsep siklus matahari (yang dimaksud dengan perubahan periodik aktivitas matahari maksimum dan minimum) merupakan hal mendasar bagi fisika Matahari. Selama lebih dari 260 tahun, sejak 1749, para ilmuwan telah memantau Matahari setiap hari dan mencatat dengan cermat posisi bintik matahari dan, tentu saja, jumlahnya. Oleh karena itu, selama lebih dari 260 tahun, perubahan periodik telah diamati pada kurva ini, agak mirip dengan denyut nadi.

Setiap “detak jantung matahari” diberi nomor, dan total 24 detak jantung matahari telah diamati sejak awal pengamatan. Oleh karena itu, ini adalah jumlah siklus matahari yang masih dikenal umat manusia. Berapa jumlah totalnya, apakah mereka ada sepanjang waktu selama Matahari ada, atau muncul secara sporadis, apakah amplitudo dan durasinya berubah dan berapa lama, misalnya, siklus matahari pada zaman dinosaurus - tidak ada jawaban untuk semua pertanyaan ini, serta pertanyaan, apakah siklus aktivitas merupakan karakteristik semua bintang tipe matahari atau hanya ada pada beberapa di antaranya, dan jika demikian, apakah dua bintang dengan radius dan bintang yang sama massa akan mempunyai periode siklus yang sama. Kami juga tidak mengetahuinya.

Jadi, siklus matahari adalah salah satu misteri matahari yang paling menarik, dan meskipun kita mengetahui cukup banyak tentang sifatnya, banyak prinsip fundamentalnya yang masih menjadi misteri bagi kita.

Grafik aktivitas matahari, diukur dengan jumlah bintik matahari, sepanjang sejarah pengamatan

Siklus matahari erat kaitannya dengan keberadaan medan magnet toroidal di Matahari. Berbeda dengan medan magnet bumi yang berbentuk magnet dengan dua kutub - utara dan selatan, yang garis-garisnya berarah dari atas ke bawah, Matahari memiliki jenis medan khusus yang tidak ada (atau tidak dapat dibedakan) di Bumi - ini adalah dua cincin magnet dengan garis horizontal yang mengelilingi Matahari. Yang satu terletak di belahan bumi utara Matahari, dan yang kedua di selatan, kira-kira simetris, yaitu pada jarak yang sama dari khatulistiwa.

Garis-garis utama bidang toroidal terletak di bawah permukaan Matahari, namun beberapa garis dapat melayang ke permukaan. Di tempat inilah, di mana tabung magnet medan toroidal menembus permukaan matahari, muncul bintik matahari. Jadi, jumlah bintik matahari mencerminkan kekuatan (atau lebih tepatnya, fluks) medan magnet toroidal di Matahari. Semakin kuat medan ini, semakin besar bintiknya, semakin banyak pula jumlahnya.

Oleh karena itu, berdasarkan fakta bahwa setiap 11 tahun sekali bintik-bintik di Matahari menghilang, kita dapat berasumsi bahwa setiap 11 tahun sekali medan toroidal menghilang di Matahari. Seperti itulah. Dan sebenarnya hal ini – kemunculan dan hilangnya bidang toroidal matahari secara berkala dengan jangka waktu 11 tahun – adalah penyebab terjadinya siklus matahari. Bintik-bintik dan jumlahnya hanyalah tanda tidak langsung dari proses ini.

Mengapa siklus matahari diukur berdasarkan jumlah bintik matahari, dan bukan berdasarkan kekuatan medan magnet? Setidaknya karena pada tahun 1749, tentu saja, mereka tidak dapat mengamati medan magnet Matahari. Medan magnet Matahari baru ditemukan pada awal abad ke-20 oleh astronom Amerika George Hale, penemu spektroheliograf - instrumen yang mampu mengukur profil garis-garis dalam spektrum matahari dengan akurasi tinggi, termasuk mengamati pemisahannya. di bawah pengaruh efek Zeeman. Sebenarnya ini bukan hanya pengukuran pertama medan Matahari, tetapi secara umum deteksi pertama medan magnet pada benda luar angkasa. Jadi para astronom abad 18-19 hanya bisa mengamati bintik matahari, dan mereka bahkan tidak bisa menebak hubungannya dengan medan magnet.

Namun mengapa titik terus dihitung hingga saat ini, ketika astronomi multi-gelombang telah dikembangkan, termasuk pengamatan dari luar angkasa, yang tentu saja memberikan informasi yang jauh lebih akurat tentang siklus matahari daripada sekadar menghitung bilangan Wolf? Alasannya sangat sederhana. Apa pun parameter siklus modern yang Anda ukur dan seberapa akuratnya, angka ini tidak dapat dibandingkan dengan data dari abad ke-18, ke-19, dan sebagian besar abad ke-20. Anda tidak akan menyadari betapa kuat atau lemahnya siklus Anda.

Siklus terakhir aktivitas matahari

Data/gambar SILSO, Observatorium Kerajaan Belgia, Brussel

Satu-satunya cara untuk membuat perbandingan seperti itu adalah dengan menghitung jumlah titik, menggunakan metode dan rumus yang sama persis seperti 200 tahun yang lalu. Meskipun ada kemungkinan bahwa dalam 500 tahun, ketika serangkaian data baru yang signifikan mengenai jumlah suar dan fluks emisi radio telah terakumulasi, rangkaian nomor bintik matahari pada akhirnya akan kehilangan relevansinya dan hanya akan tetap menjadi bagian dari sejarah astronomi. Sejauh ini tidak demikian.

Pengetahuan tentang sifat siklus matahari memungkinkan kita membuat beberapa prediksi tentang jumlah dan lokasi bintik matahari dan bahkan secara akurat menentukan momen dimulainya siklus matahari baru. Pernyataan terakhir mungkin tampak meragukan, karena dalam situasi di mana jumlah titik telah berkurang hingga hampir nol, tampaknya mustahil untuk dengan yakin menyatakan bahwa titik yang ada kemarin adalah milik siklus sebelumnya, dan titik hari ini sudah menjadi bagian dari siklus. siklus baru. Namun demikian, ada cara seperti itu, dan ini justru terkait dengan pengetahuan tentang sifat siklus.

Karena bintik matahari muncul di tempat-tempat di mana permukaan Matahari ditembus oleh garis-garis medan magnet toroidal, setiap titik dapat diberi polaritas magnet tertentu - cukup searah dengan medan magnet tersebut. Tempatnya bisa “utara” atau “selatan”. Selain itu, karena tabung medan magnet harus menembus permukaan Matahari di dua tempat, bintik-bintik tersebut sebaiknya terbentuk berpasangan. Dalam hal ini, titik yang terbentuk di tempat keluarnya garis-garis medan toroidal dari permukaan akan mempunyai polaritas utara, dan titik berpasangan yang terbentuk pada titik balik garis-garis tersebut akan mempunyai polaritas selatan.

Karena bidang toroidal mengelilingi Matahari seperti cincin dan diarahkan secara horizontal, pasangan bintik matahari sebagian besar berorientasi horizontal pada piringan matahari, yaitu terletak pada garis lintang yang sama, tetapi yang satu berada di depan yang lain. Dan karena arah garis medan di semua titik akan sama (dibentuk oleh satu cincin magnet), maka polaritas semua titik akan berorientasi sama. Misalnya, titik pertama, terdepan, di semua pasangan akan berada di utara, dan titik kedua, tertinggal, di selatan.

Struktur medan magnet di wilayah bintik matahari

Pola ini akan dipertahankan selama field ring ini ada, yaitu selama 11 tahun. Di belahan lain Matahari, di mana cincin kedua simetris dari bidang tersebut berada, polaritasnya juga akan tetap sama selama 11 tahun, tetapi akan memiliki arah yang berlawanan - titik pertama, sebaliknya, akan berada di selatan, dan yang kedua - utara.

Apa yang terjadi jika siklus matahari berubah? Dan terjadilah hal yang cukup mengejutkan, yang disebut pembalikan polaritas. Kutub magnet utara dan selatan Matahari berpindah tempat, dan arah medan magnet toroidal juga berubah. Pertama, medan ini melewati nol, inilah yang disebut minimum matahari, dan kemudian mulai pulih, tetapi dalam arah yang berbeda. Jika pada siklus sebelumnya bintik-bintik depan di beberapa belahan Matahari mempunyai polaritas utara, maka pada siklus baru sudah mempunyai polaritas selatan. Hal ini memungkinkan untuk membedakan titik-titik siklus yang berdekatan satu sama lain dan dengan percaya diri mencatat momen dimulainya siklus baru.

Jika kita kembali ke kejadian di Matahari saat ini, kita sedang mengamati proses matinya bidang toroidal pada siklus matahari ke-24. Sisa-sisa ladang ini masih ada di bawah permukaan dan bahkan terkadang mengapung ke atas (kita melihat titik-titik samar yang terisolasi akhir-akhir ini), namun secara keseluruhan ini adalah jejak terakhir dari “musim panas cerah” yang sedang sekarat, seperti beberapa hari hangat terakhir di bulan November. Tidak ada keraguan bahwa dalam beberapa bulan mendatang bidang ini akhirnya akan mati dan siklus matahari akan mencapai titik terendah lagi.

Para ilmuwan dari Laboratorium Astronomi Matahari Sinar-X dari Institut Fisika dinamai demikian. P.N. Lebedev RAS (FIAN) mendeteksi pada bintang suatu wilayah dengan medan magnet dengan arah berbeda, berbeda dengan yang telah ada selama 11 tahun terakhir. Menurut ahli astrofisika, hal ini menandakan mendekatnya siklus baru aktivitas matahari. Situs web laboratorium melaporkan hal ini.

Kemungkinan medan magnet pada siklus matahari ke-25 yang baru
Foto tersebut diambil dengan teleskop HMI di satelit SDO pada 8 November 2018.

Aktivitas Matahari berubah dengan periodisitas tertentu di bawah pengaruh medan magnet bintang. Periode-periode ini disebut siklus matahari. Perubahan medan magnet Matahari dikaitkan dengan mekanisme dinamo atau dinamo matahari. Selama siklus, garis-garis medan magnet berubah arahnya: mula-mula terletak di sepanjang meridian, dan ketika aktivitas maksimum tercapai, garis-garis tersebut digantikan oleh garis-garis yang diarahkan sepanjang paralel. Selama periode ini, jumlah bintik pada bintang mencapai maksimum. Kemudian garis-garis tersebut kembali ke posisi “vertikal”, tetapi berlawanan arah dengan posisi semula. Seluruh prosesnya memakan waktu sekitar 11 tahun, itulah sebabnya disebut siklus matahari 11 tahun. Dan karena pada siklus matahari minimum, medan magnet global bintang berubah arahnya, agar dapat kembali ke posisi semula, diperlukan siklus 22 tahun.

Di Rusia, pusat terkemuka untuk mempelajari aktivitas matahari adalah Laboratorium Astronomi Matahari Sinar-X. Karyawannya memantau dan menganalisis aktivitas matahari menggunakan kompleks teleskop luar angkasa TESIS yang dikembangkan di laboratorium. Peralatan ini dipasang di satelit Rusia CORONAS-FOTON, yang diluncurkan pada tahun 2009 dari kosmodrom Plesetsk. Berkat TESIS, para ilmuwan telah memperoleh lebih dari setengah juta gambar baru dari korona matahari, jilatan api matahari, lontaran massa koronal, dan fenomena lainnya.

Jadi, pada tanggal 8 November, dengan menggunakan TESIS, para ilmuwan mendaftarkan wilayah medan magnet dengan arah berbeda di Matahari. Tampaknya jauh dari garis khatulistiwa dan berlangsung sekitar satu hari. Kemudian, pada tanggal 17 November, di garis lintang yang kira-kira sama, fluks magnet baru muncul dengan arah yang sama seperti pada tanggal 8 November. Kini hampir hancur, namun jejaknya masih terlihat di piringan Matahari.

Ahli astrofisika mengasosiasikan kemunculan area ini dengan segera dimulainya siklus matahari baru. Medan magnet di Matahari terbentuk pada kedalaman yang sangat dalam dan “mengambang” ke permukaan dengan sangat lambat. Biasanya, “penelan pertama” dari siklus baru adalah pulau-pulau magnet kecil yang berhasil menembus ketebalan plasma matahari sedalam lebih dari 200.000 km.

Setelah ini, peristiwa mungkin mulai berkembang sesuai dengan skenario yang berbeda. Peningkatan aktivitas secara perlahan selama dua hingga tiga tahun mungkin saja terjadi. Namun mungkin juga terjadi peningkatan tajam dalam enam bulan hingga satu tahun, setelah itu serangkaian suar akan dimulai - emisi energi yang sangat besar dan peningkatan tingkat sinar-X dan radiasi ultraviolet dari Matahari. Ketika aliran partikel berenergi tinggi mencapai Bumi, hal itu dapat menyebabkan badai magnet. Hal ini, pada gilirannya, dapat menyebabkan kelebihan beban pada sistem kelistrikan dan mengganggu komunikasi radio.

Grafik di halaman ini menampilkan dinamika aktivitas matahari selama siklus matahari saat ini. Tabel diperbarui setiap bulan oleh SWPC dengan perkiraan ISES terbaru. Nilai yang diamati adalah nilai sementara yang digantikan oleh data akhir bila tersedia. Semua grafik di halaman ini dapat diekspor sebagai file JPG, PNG, PDF, atau SVG. Setiap kumpulan data dapat diaktifkan atau dinonaktifkan dengan mengklik deskripsi yang sesuai di bawah setiap grafik.

Jumlah jilatan api matahari kelas C, M dan X per tahun

Grafik ini menunjukkan jumlah jilatan api matahari kelas C, M, dan X yang terjadi pada tahun yang Anda tentukan. Hal ini memberikan gambaran tentang jumlah jilatan api matahari dibandingkan dengan jumlah bintik matahari. Jadi ini adalah cara lain untuk melihat bagaimana siklus matahari berkembang seiring waktu. Data ini berasal dari SWPC NOAA dan diperbarui setiap hari.

Grafik di bawah menunjukkan jumlah jilatan api matahari kelas C, M, dan X yang terjadi selama sebulan terakhir serta jumlah bintik matahari setiap harinya. Hal ini memberikan gambaran tentang aktivitas matahari selama sebulan terakhir. Data ini berasal dari SWPC NOAA dan diperbarui setiap hari.

Jumlah hari sempurna dalam setahun

Selama periode aktivitas matahari rendah, bintik matahari mungkin sama sekali tidak ada di permukaan Matahari; keadaan Matahari ini dianggap sempurna. Hal ini sering terjadi pada saat solar minimum. Grafik tersebut menunjukkan jumlah hari dalam satu tahun dimana tidak terdapat bintik matahari di permukaan Matahari.

Jumlah hari dalam setahun ketika badai geomagnetik diamati

Grafik ini menunjukkan jumlah hari dalam setahun ketika badai geomagnetik diamati dan seberapa kuat badai tersebut. Hal ini memberikan gambaran pada tahun berapa banyak terjadi badai geomagnetik dan dinamika intensitasnya.