Koronale masseudstødninger og kosmiske stråleobservationer ved Syowa Station

Solaktiviteter, såsom CME (Coronal Mass Ejection), forårsage geomagnetiske storme, der forstyrrer Jordens magnetosfære. Geomagnetiske storme kan påvirke GPS-positionering, radiokommunikation, og kraftoverførselssystem. Soleksplosioner udsender også stråling, som kan forårsage satellitfejl, strålingseksponering for flybesætning, og rumaktivitet. Derfor, det er vigtigt at forstå rumvejrfænomener og deres indvirkning på Jorden.

Rumvejrforskning ved kontinuerlig observation af kosmiske stråler på jorden udføres hovedsageligt ved hjælp af observationsdata fra neutronmonitorer og multi-direktionelle muon-detektorer. Da fænomenet rumvejr er på kort sigt, dage lang skala, det er effektivt at undersøge ændringer i strømmen af ​​kosmiske stråler i flere timer, hvilket kræver en total-sky monitor af kosmiske stråler.

Det globale myondetektornetværk (GMDN) har observeret rumvejrfænomener siden 2006, og Spaceship Earth-projektet udgør et lignende observationsnetværk og rollen som al-sky monitor for neutroner. Indtil nu, observationer af neutronmonitorer og myondetektorer er blevet udført uafhængigt.

I februar 2018, Professor Chihiro Kato fra Shinshu University gik i spidsen for at opnå samtidige observationer af neutronmonitoren og myondetektoren på Syowa Station i Antarktis for at opnå brodata. I polarområderne, i modsætning til områder med lav breddegrad på jorden, det er muligt at observere kosmiske stråler, der kommer fra samme retning med en neutronmonitor og en myondetektor på grund af den svagere afbøjning ved geomagnetisme. Dette er grunden til, at Syowa Station blev valgt som observationspunkt.

Syowa myondetektor og neutronmonitor observerede små udsving i CR-antal som et Forbush-fald i 2018.8. Forskergruppen, inklusive forskere fra Shinshu University og National Polar Research Institute, fandt nysgerrige kosmisk-stråletæthedsvariationer på denne begivenhed ved at analysere GMDN-data.

På CME-begivenheden, en enorm mængde koronalt materiale frigivet med et bundt af solens magnetfelt, kaldet Magnetic Flux Rope (MFR), ind i det interplanetariske rum. MFR bevæger sig gennem det interplanetariske rum, mens det udvider sig. CR-densiteten er lav inde i det, fordi det oprindeligt er koronalt materiale. Når jorden går ind i MFR, CR-tal på jorden falder. Dette kaldes Forbush Decrease.

Normalt, når MFR ankommer til Jorden, CR-tæthed observeret ved jordoverfladen falder hurtigt, og vender derefter til at øge genopretningen til det oprindelige niveau, mens jorden er i MFR. På denne begivenhed, imidlertid, CR overskred det oprindelige niveau, før jorden forlod MFR.

Denne begivenhed tiltrækker interesse fra forskere, fordi 1) Solaktiviteten i øjeblikket er tæt på minimum og omfanget af selve begivenheden er lille, 2) Det forårsager en uforholdsmæssig stor geomagnetisk storm, og 3) Der er højhastighedssolvind, der indhenter MFR'en, der forventes at interagere med den.

Ved analyse af GMDN og solplasmadata, holdet konkluderede, at højhastighedssolvinden forårsager den usædvanlige forbedring af CR-densiteten ved at komprimere den bageste del af MFR lokalt.

Kosmiske stråleobservationsdata er tæt forbundet med rumvejrforskning og til atmosfæriske fænomener såsom pludselig stratosfærisk temperaturstigning, og forventes at blive brugt på en lang række områder i fremtiden.