Sonce je nam najbližja zvezda in kot taka odločilno vpliva na podnebje na Zemlji. V literaturi po navadi zasledimo podatek, da se Sonce trenutno nahaja na glavni veji Herzsprung-Russellovega diagrama, kar pomeni, da se njegov izsev praktično ne spreminja, da je torej količina energije, ki jo oddaja, konstantna. V veliki meri je ta trditev seveda resnična.
Spremembe sončevega izseva so za večino teoretskih astrofizikov dovolj majhne, da jih lahko zanemarijo. Vendar, če sončev izsev merimo zelo, zelo natančno, ugotovimo, da obstajajo nihanja. To pomeni, da Sonce na trenutke izseva v medplanetarni prostor nekoliko manj ali nekoliko več energije, to pa vpliva na podnebje na Zemlji.
Astronomi že dolgo časa vejo, da je Sonce včasih bolj, včasih maj aktivno. V obdobjih povečane aktivnosti Sonca, se na njegovem površju pojavljajo sončeve pege, dogajajo pa se tudi ogromne eksplozije, ki iz Sonca izvržejo ogromne količine materiala. Ko ta material doseže Zemljo, lahko vpliva na vesoljsko vreme in povzroči geomagnetne nevihte, torej močne spremembe v zemeljskem magnetnem polju.
Sonce in sončev cikel
Aktivnost Sonca se spreminja kvazi periodično. Povprečna dolžina obdobja med dvema zaporednima maksimuma oz. minimuma aktivnosti je 11 let, čemur rečemo sončev cikel. 11 let je povprečna vrednost pri čemer so bile upoštevane dolžine sončevih ciklov med leti 1699 in 2008. V preteklosti so bili opaženi sončevi cikli z dolžinami od 9 in 14 let. V obdobju enega sončeve cikla se sončev izsev spremeni. Amplituda te spremembe znaša približno 0,1 %. Zdi se malo, vendar nekateri znanstveniki menijo, da ta variacija vpliva na podnebje na Zemlji.
Spremembe sončeve aktivnosti so posledica sprememb sončevega magnetnega polja. Med sončevimi minimumi ima to polje približno dipolno konfiguracijo. To pomeni, da ima dva pola, severnega in južnega, magnetne silnice pa se raztezajo med poloma v obliki popačenih lokov. Izrazitost te dipolne konfiguracije v prvi polovici sončevega cikla začne slabeti. Pojavlja se vse več majhnih lokalnih dipolov, ki pačijo prvotno konfiguracijo. Ob višku aktivnosti je sončevo magnetno polje popolnoma neurejeno, posejano s številnimi lokalnimi dipoli, o kakšnem globalnem dipolu pa ni ne duha ne sluha.
Poleg 11 letnega sončevega cikla obstajajo še druge spremembe sončeve aktivnosti, ki pa niso periodične in kot take niso napovedljive. V preteklosti so se večkrat pojavili t.i. minimumi sončeve aktivnosti, ki so trajali več desetletij. V teh obdobjih je bilo število opaženih sončevih peg izjemno majhno, sončevih ciklov pa preprosto ni bilo ali pa so bili zelo neizraziti. Takih dolgih minimumov je bilo v zadnjih 8000 letih štirinajst.
Intenzivnost sončeve aktivnosti
Intenzivnost sončeve aktivnosti v daljni preteklosti lahko znanstveniki ocenijo iz prisotnosti nekaterih izotopov, kot sta ogljik 14 in berilij 10, v arheoloških najdbah. Vsaj trije taki minimumi, Spörerjev minimum (1460-1550), Maunderjev minimum (1645-1715) in Daltonov minimum (1790-1820) so sovpadali z obdobji izredno mrzlega vremena, t.i. majhnih ledenih dob. Natančnega odgovora, ali je nizka sončeva aktivnost povzročila mrzlo vreme, danes še nimamo, saj ne poznamo natančnega mehanizma, ki naj bi to povzročil. Kljub temu te korelacije ni moč zanemariti.
Daltonov minimum
Še posebej je zanimivo pogledati dogajanje med zadnjim, t.j. Daltonovim minimumom. Takrat se je povprečna temperatura na nekaterih krajih na Zemlji znižala kar za 2 stopinji. Mrzlo vreme je zelo slabo vplivalo na kmetijski pridelek na severni polobli. Da bi bila mera polna, je leta 1815 izbruhnil vulkan Mount Tambora, kar je bila največja vulkanska eksplozija v več kot 1300 letih. Mount Tambora je v ozračje odvrgel ogromne količine prahu, ta pa je deloma potemnil nebo.
Leta 1816 so se tako dogajale čudne stvari – junija in julija je snežilo v mestih Albany v zvezni državi New York Dennysville v Mainu in v Quebecu. V Pensilvaniji so poleti zmrzovale reke in jezera, v Veliki Britaniji in na Irskem so bili v veliki meri uničeni kmetijski pridelki. Podobno se je zgodilo tudi na Kitajskem. Na Madžarskem in v Italiji je padal sneg rjave in rdeče barve skozi vse leto. Posledično je zaradi lakote v Evropi umrlo 200.000 ljudi. Leto 1816 je še danes poznano kot “leto brez poletja”. V zadnjega pol stoletja je bilo Sonce nadpovprečno aktivno, kar astronomi imenujejo moderni maksimum.
Zadnji nekaj sončevih ciklov
Zadnji nekaj sončevih ciklov je imelo minimume v letih 1966, 1976, 1986 in 1996. Astronomi so tako pričakovali, da se bo zadnji sončev cikel, imenovan cikel 23, zaključil leta 2006. Toda leta 2007 je število sončevih peg in tudi drugih indikatorjev sončeve aktivnosti še vedno upadalo. To je trajalo vse do polovice leta 2009. Tako je bilo v letih 2008 in 2009 kar 265 oz. 262 dni brez ene same pege na površju Sonca. To sta bili najmanj aktivni obdobji vse od leta 1913. Nekateri znanstveniki so ravno začeli napovedovati, da se je pričel moderni minimum sončeve aktivnosti (in z njim mini ledena doba), ko se je Sonce v drugi polovici leta 2009 končno prebudilo. V letih 2010 in 2011 je njegova aktivnost samo še rasla.
Trenutno prevladuje prepričanje, da je novi sončev cikel z zaporedno številko 24 le zamudil 2 leti. Po tej napovedi bo aktivnost rasla nekje do sredine letošnjega leta (2022) in bo celo višja kot v sončevem ciklu 23.
Kaj lahko napovemo?
Kaj se bo dejansko zgodilo je nemogoče zagotovo vedeti. Za enkrat temperature izmerjene na Zemljinem površju kažejo, da se naše ozračje ni nič ohladilo, prej nasprotno. Opazovanja Sonca med maksimumi njegove aktivnosti so pravi užitek za amaterske astronome.
Bodisi s posebnimi filtri nameščenimi na teleskope, bodisi s projekcijo Sonca na bel list papirja, lahko amaterski astronomi opazujemo sončeve pege, fakule, merimo čas rotacije Sonca, določimo njegov ekvator in, če smo vztrajni, lahko celo beležimo položaje sončevih peg tekom 11 let ter rišemo t.i. metuljne diagrame.