Bølger på solen giver NASA ny indsigt i vejrudsigt i rummet

Vores sol er et kaotisk sted, simrer med magnetisk energi og spyr konstant partikler ud. Nogle gange frigiver solen soludbrud og koronale masseudslip - enorme udbrud af ladede partikler - som bidrager til rumvejr og kan forstyrre satellitter og telekommunikation på Jorden. Selvom det længe har været svært at forudsige sådanne begivenheder, ny forskning har afsløret en mekanisme, der kan hjælpe med at forudsige disse eksplosioner.

Forskningen finder et fænomen, der ligner et almindeligt vejrsystem, der ses på vores egen planet. Vejret på Jorden reagerer på indflydelsen fra jetstrømme, som blæser luft i snævre strømme rundt om kloden. Disse atmosfæriske strømme er en type Rossby-bølge, bevægelser drevet af planetens rotation. Ved at bruge omfattende billeddannelse af hele solen med data fra NASA heliophysics Solar Terrestrial Relations Observatory—STEREO—og Solar Dynamics Observatory—SDO—har forskere nu fundet bevis for Rossby-bølger på solen.

Resultaterne, offentliggjort i en ny artikel i Natur astronomi kan give mulighed for langsigtede vejrudsigter i rummet, hjælper dermed bedre med at beskytte satellitter og bemandede missioner, der er sårbare over for højenergipartikler frigivet fra solaktivitet.

"Det er ikke en kæmpe overraskelse, at disse ting findes på solen. Den seje del er, hvad de gør, " sagde hovedforfatter Scott McIntosh, direktør for High Altitude Observatory ved National Center for Atmospheric Research i Boulder, Colorado. "Ligesom jetstrømmen og golfstrømmen på Jorden, disse fyre i solen kørevejr - rumvejr."

I øjeblikket, vi kan forudsige kortsigtede effekter efter et soludbrud, men ikke udseendet af selve blusset. At forstå solenergiens Rossby-bølger og den indre proces, der driver dem, kan give mulighed for forudsigelser af, hvornår soludbrudene kan forekomme - et uvurderligt værktøj til fremtidige interplanetariske bemandede missioner, som vil flyve gennem områder, der er ubeskyttet mod de skadelige, energiske partikler, som udbrud kan frigive.

Forskerne sporede koronale lyspunkter - små, lysende træk, der kan observeres på solen, direkte bundet til magnetisk aktivitet under overfladen - ved hjælp af data fra 2010 til 2013 med NASAs heliofysiske flåde af rumobservatorier.

"Det vigtigste er, at vi var i stand til at observere Rossby-bølger på grund af STEREO A og STEREO B, i forbindelse med SDO, hvilket gjorde det muligt for os at få et fuldt billede af hele solen, " sagde medforfatter William Cramer, en kandidatstuderende ved Yale University i New Haven, Connecticut.

STEREO-missionen brugte to næsten identiske observatorier i kredsløb foran og bag Jorden, STEREO A og STEREO B, for at få et komplet 360-graders udsyn til solen.

"Disse missioner gjorde det muligt for forskerne at se hele solen i over tre år, noget, der ikke ville være muligt uden STEREO-missionen, " sagde Terry Kuchera, STEREO-projektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. I oktober 2014 efter otte år i kredsløb, STEREO B mistede kontakt med jordoperationer, men multi-point view STEREO tilbyder forbliver uvurderlig. "At have mere end et udsigtspunkt til at se på solen har mange anvendelser, og selv med kun STEREO A og SDO kan vi forstå, hvordan begivenheder, som koronale masseudstødninger, bevæge sig gennem solsystemet bedre, end vi kan med kun et øje på solen."

Resultaterne viser tydeligt tog af lyspunkter, der langsomt cirkulerer rundt om solen, der rejser mod vest, afslører de magnetiserede Rossby-bølger, der strømmer under overfladen. Forskerne fandt også, at lyspunkterne kaster lys over solcyklussen - solens 22-årige aktivitetscyklus, drevet af den konstante bevægelse af magnetisk materiale inde i solen. Lyspunkterne kan tjene som et fingerpeg, forbinder, hvordan solcyklussen fører til øget antal soludbrud hvert 11. år.

"Disse bølger kobler aktivitet, der sker på øjeblikkelige tidsskalaer, med ting, der sker på årtier og længere tidsskalaer, " sagde McIntosh. "Hvad dette peger på, er det noget, der ved første øjekast kan virke tilfældigt, som flares og koronale masseudstødninger, er sandsynligvis styret på et eller andet niveau af den proces, der driver bølgen."

Da jordbaserede satellitter først blev brugt til at observere jetstrømmen på Jorden, det tillod enorme fremskridt i forudsigelig vejrudsigt. Disse resultater viser, at sådanne prognosefremskridt også kan være mulige med observationer af hele solen samtidigt.