Solvindspåvirkninger på gigantiske rumorkaner kan påvirke satellitsikkerheden

Kunne blafren af ​​en sommerfugls vinger i Costa Rica sætte gang i en orkan i Californien? Spørgsmålet er blevet gransket af kaosteoretikere, aktiemarkedsanalytikere og vejrudsigtere i årtier. For de fleste mennesker, Dette hypotetiske scenarie kan være svært at forestille sig på Jorden - især når en virkelig katastrofe rammer.

Endnu, i rummet, lignende små udsving i solvinden, når den strømmer mod Jordens magnetiske skjold, kan faktisk påvirke hastigheden og styrken af ​​"rumorkaner, " har forsker Katariina Nykyri fra Embry-Riddle Aeronautical University rapporteret.

Studiet, offentliggjort den 19. september i Journal of Geophysical Research - Space Physics , tilbyder den første detaljerede beskrivelse af den mekanisme, hvormed solvindsudsving kan ændre egenskaberne ved såkaldte rumorkaner, påvirker hvordan plasma transporteres ind i Jordens magnetiske skjold, eller magnetosfære.

Disse "orkaner" er dannet af et fænomen kendt som Kelvin-Helmholtz (KH) ustabilitet. Mens plasma fra Solen (solvind) fejer hen over Jordens magnetiske grænse, det kan producere store hvirvler (ca. 10, 000-40, 000 kilometer i størrelse) langs grænselaget, Nykyri forklarede.

"KH-bølgen, eller rumorkan, er en af ​​de vigtigste måder, solvind transporterer energi på, masse og momentum ind i magnetosfæren, " sagde Nykyri, en professor i fysik og en forsker ved Center for Space and Atmospheric Research på Embry-Riddle's Daytona Beach, Fla., universitetsområde. "Svingninger i solvinden påvirker, hvor hurtigt KH-bølgerne vokser, og hvor store de bliver."

Når solens vindhastigheder er hurtigere, udsvingene er kraftigere, Nykyri rapporterede, og de sår større rumorkaner, der kan transportere mere plasma.

At få dybere indsigt i, hvordan solvindforhold påvirker rumorkaner, kan en dag give bedre forudsigelse af rum-vejr og sætte scenen for sikrere satellitnavigation gennem strålingsbælter, sagde Nykyri. Dette skyldes, at solvind kan excitere ultra-lavfrekvente (ULF) bølger ved at udløse KH-ustabilitet, som kan aktivere strålingsbæltepartikler.

Rumorkaner er universelle fænomener, forekommer ved grænselagene af Coronal Mass Ejections - gigantiske kugler af plasma, der bryder ud fra Solens varme atmosfære - i Jupiters magnetosfærer, Saturn og andre planeter, Nykyri bemærkede.

"KH-bølger kan ændre retningen og egenskaberne af koronale masseudstødninger, som i sidste ende påvirker nær-jordens rumvejr, " Forklarede Nykyri. "For nøjagtig rumvejr forudsigelse, det er afgørende at forstå de detaljerede mekanismer, der påvirker væksten og egenskaberne af rumorkaner."

Desuden, ud over at spille en rolle i transport af energi og masse, en nylig opdagelse af Nykyri og hendes kandidatstuderende Thomas W. Moore viser, at KH-bølger også giver en vigtig måde at opvarme plasma med millioner af grader Fahrenheit (Moore et al., Naturfysik , 2016), og kan derfor være vigtig for solvarme opvarmning. Det kan også bruges til generering af transportbarriere i fusionsplasmaer.

For den aktuelle forskning, simuleringer var baseret på syv års målinger af amplituden og hastigheden af ​​solvindfluktuationer ved kanten af ​​magnetosfæren, som fanget af NASAs THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) rumfartøj.