Ekstremt rumvejr kan skabe kaos på Jorden - disse værktøjer hjælper med at advare om farerne forude

På en varm dag i august 1972 mod slutningen af ​​Vietnamkrigen, snesevis af flådeminer ud for Hai Phongs kyst i Nordvietnam begyndte at eksplodere uden varsel. I marts 1989 en magnetisk bølge udløste kredsløb, slår magten ud i hele den canadiske provins Quebec. Mens i 1859, en begivenhed udløste telegraflinjer, antænde ild, og nordlys så stærkt, at britiske stjernekiggere kunne læse aviser om natten. Disse dage, videnskabsmænd ved, at alle disse begivenheder var forårsaget af intenst rumvejr, i stand til at skabe kaos på elektriske net og elektromagnetisk følsom teknologi.

Vigtigt, moderne videnskabsmænd har noget, som observatører for årtier siden ikke havde – sofistikerede satellitdata og modellering, der kan forudsige rumvejr med nøjagtighed.

'Hvis vejrudsigten i rummet er unøjagtig... kan rumstorme resultere i forstyrrelser i satellitternes drift, kommunikationsafbrydelser, forkerte navigationsdata fra GPS-satellitter, tvinge omdirigering af polære flyveveje, eller opsætte jordinducerede strømme, der kan påvirke driften af ​​elnet og rørledninger alvorligt, sagde professor Robertus von Fay-Siebenburgen, som stod i spidsen for et projekt kaldet PROGRESS ved University of Sheffield i Storbritannien.

Sammen med andre videnskabsmænd, han koordinerede arbejdet med at forbedre pålideligheden af ​​systemer, der forudsiger rumvejrhændelser ved at måle solvinden fra afstande længere væk fra Jorden end tidligere muligt.

Solaktivitet følger en 11-årig cyklus med høje og lave perioder. Disse høje perioder er, når det er mest sandsynligt, at begivenheder som koronale masseudstødninger (CME'er) finder sted, hvor solen kaster massive mængder af ladet plasma ud i rummet. Disse ladede partikler, når den er rettet mod Jorden, kan påvirke allerede efter en halv dags tid. Mange gange kan den første rigtige advarsel kun komme en time før.

"Konsekvenserne af rumvejrsfarer kan resultere i alt fra en mild driftsmæssig ulempe til totalt tab af dele af vores moderne teknologiske infrastruktur, « sagde prof. von Fay- Siebenburgen.

"Et worst-case scenarie kan forårsage tilbageslag i økonomien i et land selv op til et årti."

Forbedrede prognoser

Det er her, forbedrede prognoser kommer ind.

'Hvis vi med succes kan forudsige tilstanden af ​​solvinden ved L1 (et punkt mellem Jorden og Solen, hvor gravitationskræfterne er ens) baseret på observationer af solskiven, vi kan øge denne prognosehorisont til omkring én dag (i et værst tænkeligt scenarie), ' han sagde.

En måde projektet gjorde dette på var ved at bruge mere avanceret computermodellering, i stedet for at skulle vente på observerede resultater.

Brug af maskinlæring til at gennemsøge data, computere kan forudsige niveauet af geomagnetisk aktivitet på grund af solvindens interaktion med det jordiske magnetfelt, forudsigelse af, hvordan partikler bevæger sig mellem magnetfeltet og strålingsbælterne.

For eksempel, hvilken effekt partikler forårsager, kan i høj grad afhænge af retningen af ​​en CME's magnetfelt.

'Nogle af disse partikler kan miste deres energi til atmosfæren, hvilket forårsager nordlys/australis. Andre partikler kan få energi, udgør dermed en trussel mod de satellitter, der kredser i nærheden af ​​strålingsbælterne. Soludbrud kan udsende intense udbrud af røntgenstråler, der kan trænge dybt ind i ionosfæren og alvorligt forstyrre radiokommunikation og navigationssystemer, ' sagde prof. von Fay-Siebenburgen.

Han mener, at vi stadig har en lang vej at gå med at forbedre prognoserne, bemærker, at et jordbaseret overvågningsnetværk eller satellitter placeret ved siden af ​​eller bag Solen i forhold til Jorden kan føre til yderligere forbedringer.

"Disse systemer (jord- eller rumbaserede) vil muliggøre en pålidelig prognose med op til tre til fem dage, en gennemløbstid, som branchen og andre interessenter har ønsket meget i lang tid.'

Alternative synspunkter

Dr. Richard Harrison ved Rutherford Appleton Laboratory i Storbritannien er på et lignende spor. Han og kolleger i et projekt kaldet HELCATS, brugte en satellit sat op til at overvåge Solen og Jorden fra et sidebillede, kendt som STEREO, at indsamle data om CME'er, og hvordan de varierer i hastighed, massefylde, og retning gennem en solcyklus.

'Idéen var at udnytte STEREO heliosfæriske billeddannelsesdata, med observationer af over 1000 CME'er fra 2007 og frem, og anvende de nyeste og bedste analyse- og modelleringsteknikker til at undersøge identifikationen, sporing, og forudsigelse af CME-begivenheder i heliosfæren, ' han sagde.

Ved at kombinere solbegivenheder set fra billeddannelse med modellering, de var i stand til at hjælpe med at forbedre forudsigelser af ankomsttider på Jorden ved bedre at forstå, hvordan CME'er interagerer med hinanden, når de forplanter sig udad fra Solen.

'HELCATS-projektet er en ressource for forskersamfundet. Katalogerne vil fortsat blive bredt udnyttet, og vurderingen af ​​modellerne har haft en varig indvirkning på vores tilgang til studier af jordpåvirkende begivenheder, ' han sagde.

'Forudsigelse af rumvejr bliver mere og mere vigtigt, og vores moderne teknologier er langt mere modtagelige for påvirkninger fra rumvejr. Truslen er anerkendt i det omfang, at hårdt rumvejr nu er opført i de nationale risikoregistre i mange lande.'