The recent anomalously weak polar field does not imply a weak field at solar cycle 25 minimum

Résumé technique : La récente faiblesse anormale du champ polaire n'implique pas un champ faible au minimum du cycle solaire 25

Énoncé du problème
Le cycle solaire 25 a dépassé son pic de nombre de taches solaires et est statistiquement plus fort que le cycle 24. Cependant, les données d'observation de l'Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) de l'Observatoire de la dynamique solaire (SDO) révèlent un champ polaire anormalement faible, particulièrement dans l'hémisphère nord, qui est en déclin depuis la mi-2025. Ce déclin est piloté par une importante poussée polaire du flux magnétique. Puisque la force du champ polaire au minimum du cycle solaire sert de précurseur pour l'amplitude du cycle suivant (le cycle 26), il existe une inquiétude significative que cet affaiblissement actuel n'indique un cycle 26 exceptionnellement faible. Le problème central abordé est de savoir si cette diminution temporelle à court terme du champ polaire nécessite un champ polaire faible au minimum du cycle 25, ou si l'évolution à long terme reviendra à un état plus fort.

Méthodologie
Les auteurs utilisent un modèle de transport de flux de surface (SFT) couplé à une prédiction statistique de l'émergence des régions actives (AR) pour simuler l'évolution du champ magnétique solaire à grande échelle pour le reste du cycle 25.

1. Prédiction de l'émergence des AR : L'étude adopte et affine la méthode de prédiction statistique de Jiang et al. (2018) et Jiang (2020).

   • Nombres de taches solaires (SN) : Le profil mensuel du SN est modélisé à l'aide de la fonction de Hathaway et al. (1994) pour la phase ascendante, avec des corrections pour la phase descendante basées sur Jiang et al. (2018). Des réalisations aléatoires sont générées en ajoutant un bruit dépendant du temps dérivé de l'écart-type des cycles 12 à 24.
   • Propriétés des AR : Les AR bipolaires sont générées avec des temps d'émergence quotidiens aléatoires satisfaisant le décompte mensuel du SN. Leurs latitudes suivent une distribution gaussienne dépendante de la phase du cycle (générant un diagramme de papillon), et leurs surfaces suivent des distributions spécifiques.
   • Angle d'inclinaison et flux : L'angle d'inclinaison suit une forme linéaire de la loi de Joy ($\alpha = T_n|\lambda| + \sigma(A) \cdot X$). L'étude incorpore des résultats observationnels mis à jour pour la dispersion de l'inclinaison (de Qin et al., 2025) et l'amortissement de l'inclinaison (de Jiao et al., 2021), en appliquant un facteur de correction de 0,7 pour tenir compte des effets d'afflux. Le flux magnétique est calculé sur la base de la surface de l'AR via une relation de loi de puissance issue de Qin et al. (2025).
   • Simulations d'ensemble : 100 réalisations aléatoires de l'émergence des AR sont simulées pour déterminer l'espérance et l'intervalle d'incertitude (1$\sigma$) de l'évolution du champ polaire.

2. Modèle de transport de flux de surface (SFT) :

   • Le modèle résout la composante radiale de l'équation d'induction sur la photosphère, incorporant la rotation différentielle (Snodgrass 1983), le flux méridien (vitesse de pointe de 13 m s$^{-1}$), et la diffusion turbulente ($\eta_T = 450$ km$^2$ s$^{-1}$).
   • Le champ magnétique initial est défini par le magnétogramme synoptique HMI de la rotation de Carrington (CR) 2309 (avril 2026).
   • Les AR prédites sont insérées comme des patchs de flux gaussiens bipolaires avec des polarités opposées, séparés par une distance angulaire dépendant de leur surface.

3. Analyse des sources : Pour comprendre le mécanisme spécifique de la diminution du champ polaire en 2026, les auteurs isolent les AR émergeant dans l'hémisphère nord durant les CR 2275–2285 (septembre 2023 – juin 2024). Ils effectuent une simulation SFT dédiée en utilisant uniquement ces AR (sans champ initial) pour tracer leur contribution spécifique à la poussée polaire.

Résultats clés

• Prédiction du champ polaire au minimum du cycle 25 : Malgré l'affaiblissement actuel, les simulations d'ensemble prédisent le champ polaire au minimum du cycle 25 (fin 2031) à $-5,62 \pm 1,61$ G au nord et $5,51 \pm 1,48$ G au sud.
• Comparaison avec le cycle 24 : Ces valeurs prédites sont environ 1$\sigma$ plus fortes que la force du champ polaire à la fin du cycle 24 (2,5 G). Par conséquent, le moment dipolaire axial prédit est de $-2,70 \pm 0,76$ G, également plus fort que le minimum du cycle 24.
• Mécanisme d'affaiblissement temporaire : L'analyse de la poussée polaire causant la diminution de 2026 révèle qu'elle provient d'un groupe d'AR de haute latitude (autour de 20$^\circ$) émergeant durant les CR 2275–2285. Bien que ces AR de haute latitude génèrent des poussées polaires proéminentes de la polarité de tête qui réduisent temporairement la force du champ polaire, elles ne résultent pas en une contribution nette négative à la force finale du champ polaire. La contribution collective de toutes les AR, y compris celles de plus basse latitude, se traduit par une augmentation nette du champ polaire au minimum du cycle.
• Estimation du cycle 26 : En utilisant la relation précurseur linéaire $S_{n+1} = 58,7 D_n$ (Jiang et al. 2018), l'amplitude du cycle 26 est estimée à $158 \pm 45$. Cela suggère que le cycle 26 sera probablement modéré et comparable au cycle 25 (qui a culminé à 160,9), plutôt qu'exceptionnellement faible.

Signification et affirmations
L'article affirme résoudre la contradiction apparente entre l'observation actuelle d'un champ polaire faible et la force attendue du prochain cycle solaire. La principale signification réside dans la démonstration que l'évolution à court terme du champ polaire ne doit pas être simplement corrélée aux propriétés à long terme du champ solaire à grande échelle.

Plus précisément, les auteurs clarifient que :

1. La poussée polaire causant la diminution actuelle est un effet transitoire piloté par des AR de haute latitude qui, malgré leur impact négatif temporaire sur la force du champ, contribuent à une augmentation nette positive du champ polaire au minimum du cycle.
2. L'actuelle faiblesse du champ polaire est peu susceptible d'entraîner un minimum faible du cycle 25 ou un cycle 26 exceptionnellement faible.
3. La méthode du précurseur SFT, lorsqu'elle tient compte des propriétés statistiques de l'émergence des AR et de la nature spécifique de la poussée polaire, fournit une prédiction robuste selon laquelle le cycle 26 sera probablement un cycle modéré, poursuivant la tendance de rétablissement après le faible cycle 24.

Les auteurs notent que bien que la prédiction pour le cycle 26 soit préliminaire et sujette aux incertitudes de la méthode du précurseur (telles que les limites observationnelles aux hautes latitudes et la nature stochastique des AR), la conclusion immédiate concernant le minimum du cycle 25 est que l'affaiblissement actuel n'est pas le précurseur d'un minimum de Grand Minimum ou d'un cycle suivant significativement faible.