Blog

Der Vergleich der Anzahl von Sonneneruptionen mit vergangenen Sonnenzyklen ist komplizierter als man denkt.(Bildnachweis: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)

Wie die Anzahl der Sonnenflecken folgt auch das Auftreten von Sonneneruptionen dem etwa 11-jährigen Sonnenzyklus.

Aber wie sieht es mit der Anzahl der Sonneneruptionen im Vergleich zum vorhergehenden, kleineren Sonnenzyklus 24 aus, während sich der aktuelle Sonnenzyklus 25 seinem Höhepunkt nähert?

Da sich die Kalibrierungsniveaus für Sonneneruptionen ab 2020 ändern werden, finden Sie online zwei Antworten auf diese Frage – aber nur eine ist richtig.

Die Sonne folgt einem 11-jährigen Sonnenzyklus mit zunehmender und abnehmender Aktivität. Der Sonnenzyklus wird in der Regel anhand der Anzahl der auf der Sonne sichtbaren Sonnenflecken gemessen, wobei die Aufzeichnungen über 270 Jahre zurückreichen. Die meisten Sonneneruptionen entstehen durch Sonnenflecken, d. h. je mehr Sonnenflecken, desto mehr Eruptionen gibt es.

Solar Flares werden in Flare-Klassen eingeteilt, die nach der Stärke der in einem engen Wellenlängenbereich von 0,1-0,8 nm beobachteten weichen Röntgenstrahlung klassifiziert werden. Die Flare-Klassen sind C-Klasse, M-Klasse und X-Klasse, jede 10 Mal stärker als die vorherige. (Die Flare-Stufen werden dann durch eine Nummer unterteilt, z. B. M2, X1 usw.). Eruptionen dieser Kategorien (mit Ausnahme der allergrößten X-Klasse-Ereignisse) folgen in der Regel genau dem Sonnenzyklus.

NOAA ISES Verlauf der Sonnenfleckenzahl in den Sonnenzyklen: Die Sonnenzyklen 24 (linker Buckel) und 25 (rechter Buckel) sind deutlich zu erkennen. Die schwarzen Punkte zeigen die einzelnen monatlichen Sonnenfleckenwerte, während die violette Linie den geglätteten 13-Monatswert anzeigt. (Bildnachweis: NOAA)

Was die Sonnenfleckenzahl angeht, so hat der Sonnenzyklus 25 (unser aktueller Zyklus) die Sonnenfleckenwerte des Sonnenzyklus 24 (der 2014 seinen Höhepunkt erreichte) übertroffen. Bei einer höheren Sonnenfleckenzahl würden wir auch eine höhere Anzahl von Fackeln erwarten. Das ist auch der Fall, aber der Unterschied ist bei weitem nicht so groß, wie manche glauben machen wollen.

Erhalten Sie den kosmischeweiten.de Newsletter

Neukalibrierung der Sonneneruptionswerte

Wie unterscheiden sich die Sonneneruptionen zwischen den Sonnenzyklen 24 und 25? Diese Frage scheint einfach zu sein, wird aber durch eine Neukalibrierung der Sonneneruptionen im Jahr 2020 durch die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) erschwert.

Die Röntgenstrahlung bei Sonneneruptionen wird seit 1974 gemessen. Röntgenstrahlen durchdringen die Erdatmosphäre nicht und können daher nur von Detektoren auf Satelliten in der Erdumlaufbahn gemessen werden. Seit 50 Jahren befinden sich diese Detektoren für Sonneneruptionen auf den GOES-Satelliten der NOAA. Da die Technologie immer besser wird und die alte Technologie veraltet, werden neuere Detektoren auf neueren GOES-Satelliten installiert, um die kontinuierliche Beobachtung von Sonneneruptionen aufrechtzuerhalten. GOES-18 (der 18. Satellit in der Reihe) ist der aktuelle Satellit, der für die primäre Röntgenbeobachtung zuständig ist und 2022 gestartet wurde.

Da die Flare-Werte von Detektoren über mehrere Satelliten/Instrumente hinweg gemessen (und ihre Klassen definiert) wurden, sind manchmal Korrekturen erforderlich, um leichte Unterschiede in der Kalibrierung von einem Detektor zum nächsten zu berücksichtigen.

Von 2010-2020 wurden die Flare-Werte durch Messungen von GOES-14 und GOES-15 definiert. Dieser Zeitraum umfasste das Sonnenmaximum des Sonnenzyklus 24 bis zum Ende dieses Zyklus. Nach dem Start dieser beiden Satelliten wurde jedoch eine Kalibrierungsdiskrepanz zwischen GOES-14/15 und allen früheren GOES-Röntgendetektoren entdeckt. Um diese Diskrepanz zu beheben, wurden alle wissenschaftlichen Daten von 1974 bis 2010 (von GOES-1 bis GOES-13) an die neue Kalibrierung angepasst, von der man zu diesem Zeitpunkt glaubte, dass sie korrekt sei. Dies hatte zur Folge, dass der Schwellenwert für jede Flare-Klasse um 42 % erhöht wurde, d. h. eine einzelne Sonneneruption im Jahr 2010 musste 42 % größer sein als eine Eruption aus dem Jahr 2009, um in die gleiche X-Klasse eingestuft zu werden.

Allerdings, und jetzt kommt der Clou: Nach der Umstellung auf GOES-16-Daten mit einem neuen Detektor wurde festgestellt, dass die ursprüngliche Kalibrierung (von 1974-2010) die ganze Zeit über korrekt war und die Kalibrierung von 2010-2020 die falsche war. Dies bedeutete, dass im Jahr 2020 alle früheren Daten (von 1974-2020) erneut auf ihre früheren korrekten Werte kalibriert wurden, wobei der Schwellenwert für die verschiedenen Flare-Klassen wieder gesenkt wurde.) Der niedrigere Schwellenwert bedeutete, dass starke Fackeln der Klasse C (C7+) zu Ereignissen der Klasse M und starke Fackeln der Klasse M (M7+) zu Fackeln der Klasse X wurden. Eine Sonneneruption der X-Klasse war daher im Jahr 2021 viel leichter zu erreichen als im Jahr 2019. Diese Rekalibrierung für das Jahr 2020 hat daher die Anzahl der Flares höherer Klassen im Sonnenzyklus 24 erhöht als ursprünglich berichtet.

Eine Diskrepanz bei den Fackelzahlen

Nach der Rekalibrierung der Sonneneruptionswerte für 2020 hat die NOAA ihre historischen wissenschaftlichen Eruptionsdaten mit den korrekten Werten neu veröffentlicht. Die archivierten Betriebsdaten, in denen die Werte der Sonneneruptionen so aufgeführt sind, wie sie ursprünglich gemeldet wurden, wurden jedoch nicht neu kalibriert. Dies hat zur Folge, dass verschiedene Flare-Listen, die von Dritten zusammengestellt und analysiert werden, entweder die rekalibrierten wissenschaftlichen Daten oder die nicht rekalibrierten Betriebsdaten verwenden können, wenn sie die Sonneneruptionswerte zwischen den Sonnenzyklen vergleichen. Der erste Vergleich führt zu korrekten Ergebnissen, während der zweite die aktuellen Flare-Werte von Zyklus 25 mit stark unterschätzten Flare-Werten aus früheren Zyklen vergleicht, was zu wissenschaftlich falschen Vergleichen führt. Lassen Sie uns einige Daten vergleichen!

Vergleich zwischen Sonnenzyklus 24 und Sonnenzyklus 25

Die nachstehenden Diagramme zeigen die Anzahl der Sonneneruptionen innerhalb jeder Eruptionsklasse im Vergleich zwischen den Sonnenzyklen 24 und 25. Die blauen, orangefarbenen und roten Linien zeigen die Anzahl der Flares der Klassen C, M und X, multipliziert mit 0,1, 1 und 10, um die Daten auf derselben Achse darzustellen.

Die dickeren Linien zeigen diese Daten für den Solarzyklus 25 (mit den Jahren seit 2021 auf der X-Achse). Die dünneren, weniger gesättigten Linien zeigen die gleichen Daten für den Solarzyklus 24 (aufgetragen gegen die Jahre seit 2010).

Dieses erste Diagramm zeigt diesen Vergleich anhand historischer Fackelbetriebsdaten, d.h. ohne Berücksichtigung der Rekalibrierung für 2020.

Betriebsdaten kumulierte Anzahl von Flares. Die Neukalibrierung wird dabei nicht berücksichtigt. (Bildnachweis: Eelco Doornbos)

Dieses Diagramm zeigt einen massiven Unterschied in der Anzahl der Fackeln zwischen den Zyklen 24 und 25. Dieser Grafik zufolge hat die Gesamtzahl der Fackeln der Klassen M und X in Zyklus 25 bereits die Gesamtzahl der Fackeln von Zyklus 24 überholt, und das in weniger als der Hälfte der Zeit. Dies ist eine aussagekräftige Schlagzeile, die von mehreren prominenten Social-Media-Konten gepostet wurde. Aber so plakativ diese Statistik auch klingt, sie ist falsch. Wie wir bereits besprochen haben, berücksichtigt diese Grafik nicht die 42%ige Rekalibrierung der Flare-Werte.

Dieses zweite Diagramm zeigt denselben Vergleich, dieses Mal anhand der genauen wissenschaftlichen Daten.

Wissenschaftliche Daten kumulative Anzahl von Flares. Dabei wird die Rekalibrierung berücksichtigt. (Bildnachweis: Eelco Doornbos)

Dieses Diagramm zeigt den korrekten Vergleich der Sonneneruptionen zwischen den Zyklen 24 und 25. Wie Sie sehen können, ist die Anzahl der Flares des Zyklus 25 zwar immer noch höher als die des Zyklus 24 auf jedem Flare-Level, aber die Diskrepanz ist viel geringer als in der vorherigen Grafik. In den Betriebsdaten wird die Zahl der Flares des Zyklus 24 um fast die Hälfte unterschätzt, was einen erheblichen Unterschied darstellt. In Wirklichkeit ist die Anzahl der Sonneneruptionen der X-Klasse im Zyklus 24 nur halb so hoch wie die Gesamtmenge des Zyklus 24. Bis zur jüngsten Sonnenaktivität der berühmten aktiven Regionen AR 13663 und AR 13664 gab es sogar noch weniger X-Klasse-Eruptionen. Diese Grafik zeigt auch, dass, obwohl im Mai 2024 eine große Anzahl von X-Klasse-Aktivitäten aus diesen aktiven Regionen auftrat, dieses Aktivitätsniveau nicht beispiellos ist – der Sonnenzyklus 24 erlebte gegen Ende des Jahres 2015 einen ähnlichen Anstieg der Flares.

Denken Sie also daran, wenn Sie den Vergleich der Flare-Werte des Sonnenzyklus online sehen, überprüfen Sie, ob sie die historischen Betriebsdaten (falsch) oder die rekalibrierten wissenschaftlichen Daten (richtig) verwenden.