Planetariske bølger, først fundet på jorden, er opdaget på Sun

Den samme slags store planetariske bølger, der bugter sig gennem atmosfæren højt over Jordens overflade, kan også eksistere på Solen, ifølge en ny undersøgelse ledet af en videnskabsmand ved National Center for Atmospheric Research (NCAR).

Ligesom de store bølger, der dannes på Jorden, kendt som Rossby-bølger, påvirke lokale vejrmønstre, bølgerne opdaget på Solen kan være tæt knyttet til solaktivitet, herunder dannelse af solpletter, aktive regioner, og udbrud af soludbrud.

"Opdagelsen af ​​magnetiserede Rossby-bølger på Solen giver den fristende mulighed, at vi kan forudsige rumvejr meget længere i forvejen, " sagde NCAR videnskabsmand Scott McIntosh, hovedforfatter af papiret.

Undersøgelsen vil blive offentliggjort den 27. marts i tidsskriftet Natur astronomi . Medforfattere er William Cramer fra Yale University, Manuel Pichardo Marcano fra Texas Tech University, og Robert Leamon fra University of Maryland, College Park.

Forskningen blev finansieret af National Science Foundation (NSF), som er NCARs sponsor, og af NASA.

En hidtil uset udsigt over solen

På jorden, Rossby-bølger er forbundet med jetstrømmens vej og dannelsen af ​​lav- og højtrykssystemer, som igen påvirker lokale vejrbegivenheder.

Bølgerne dannes i roterende væsker - i atmosfæren og i havene. Fordi solen også roterer, og fordi det stort set er lavet af plasma, der virker, på nogle måder, som et stort magnetiseret hav, eksistensen af ​​Rossby-lignende bølger burde ikke komme som en overraskelse, sagde McIntosh, der leder NCARs High Altitude Observatory.

Og alligevel har videnskabsmænd manglet værktøjerne til at skelne mellem dette bølgemønster indtil for nylig. I modsætning til Jorden, som undersøges i adskillige vinkler af satellitter i rummet, videnskabsmænd har historisk set kun været i stand til at studere Solen fra ét synspunkt:set fra Jordens retning.

Men i en kort periode, fra 2011 til 2014, videnskabsmænd havde den hidtil usete mulighed for at se hele solens atmosfære på én gang. I det tidsrum, observationer fra NASAs Solar Dynamics Observatory (SDO), som sidder mellem Solen og Jorden, blev suppleret med målinger fra NASAs Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) mission, som omfattede to rumfartøjer, der kredsede om Solen. I fællesskab de tre observatorier gav en 360-graders udsigt over Solen, indtil kontakten med et af STEREO-rumfartøjerne gik tabt i 2014. McIntosh og hans medforfattere minede de data, der blev indsamlet under vinduet med fuld soldækning for at se, om den store bølge mønstre kan dukke op.

"Ved at kombinere dataene fra alle tre satellitter kan vi se hele solen, og det er vigtigt for undersøgelser som dette, fordi du ønsker, at målingerne alle skal være på samme tid, " sagde Dean Pesnell, SDO-projektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "De skubber grænsen for, hvordan vi bruger soldata til at forstå solens indre, og hvor solens magnetfelt kommer fra."

Finde bølger i dataene

Holdet brugte billeder taget af instrumenter på SDO og STEREO til at identificere og spore koronale lyspunkter. Disse små lyse træk spreder hele Solens ansigt og er blevet brugt til at spore bevægelser dybere i solens atmosfære.

Forskerne plottede de kombinerede data på Hovmöller-diagrammer, et diagnostisk værktøj udviklet af meteorologer for at fremhæve bølgernes rolle i Jordens atmosfære. Det, der kom frem fra analysen, var bånd af magnetiseret aktivitet, der forplanter sig langsomt hen over Solen - ligesom Rossby-bølgerne fundet på Jorden.

Opdagelsen kan forbinde en række solfænomener, der også er relateret til Solens magnetfelt, herunder dannelse af solpletter, deres liv, og oprindelsen af ​​Solens 11-årige solcyklus. "Det er muligt, at det hele hænger sammen, men vi var nødt til at have et globalt perspektiv for at se det, " sagde McIntosh. "Vi tror, ​​at folk har observeret virkningerne af disse Rossby-lignende bølger i årtier, men har ikke været i stand til at sætte hele billedet sammen."

Med en ny forståelse af, hvordan det store billede virkelig kan se ud, videnskabsmænd kunne tage et skridt tættere på at forudsige Solens adfærd.

"Opdagelsen af ​​Rossby-lignende bølger på Solen kan være vigtig for forudsigelsen af ​​solstorme, de vigtigste drivkræfter bag rumvejreffekter på Jorden, sagde Ilia Roussev, programdirektør i NSF's Afdeling for Atmosfærisk og Geospace Sciences. "Dårligt vejr i rummet kan hindre eller skade satellitoperationer, og kommunikations- og navigationssystemer, samt forårsage strømafbrydelser, der fører til enorme socioøkonomiske tab. Estimater anslår omkostningerne ved rumvejrsrisici til 10 milliarder dollars om året."

Men for at fremme vores forudsigelsesevne, videnskabsmænd skal først opnå en bedre forståelse af bølgerne og de mønstre, der fortsætter på dem, hvilket ville kræve igen at have en 360-graders udsigt til Solen.

"For at forbinde den lokale skala med den globale skala, vi er nødt til at udvide vores syn, " sagde McIntosh. "Vi har brug for en konstellation af rumfartøjer, der kredser om Solen og overvåger udviklingen af ​​dets globale magnetfelt."