En metode til at studere ekstreme rumvejrhændelser

Forskere ved Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech), sammen med internationale kolleger, har udviklet en metode til at studere hurtige koronale masseudstødninger, kraftige udbrud af magnetiseret stof fra solens ydre atmosfære. Resultaterne kunne forbedre forståelsen og forudsigelsen af ​​de mest ekstreme rumvejrhændelser og deres potentiale til at forårsage stærke geomagnetiske storme, der direkte påvirker driften af ​​tekniske systemer i rummet og på Jorden. Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift .

Koronale masseudstødninger er blandt de mest energiske eruptive fænomener i solsystemet, og hovedkilden til store vejrbegivenheder i rummet. Kæmpe skyer af plasma og magnetisk flux udstødes fra solens atmosfære ind i det omgivende rum med hastigheder fra 100 til 3, 500 km/s. Disse gigantiske solplasmaskyer og de medfølgende kraftige chokbølger kan nå vores planet på mindre end en dag, forårsager alvorlige geomagnetiske storme, der udgør farer for astronauter og teknologi i rummet og på Jorden.

En af de stærkeste rumvejrbegivenheder fandt sted i 1859, da en induceret geomagnetisk storm kollapsede hele telegrafsystemet i Nordamerika og Europa, det vigtigste kommunikationsmiddel for forretningsforbindelser og personlige kontakter i de dage. Hvis en sådan begivenhed indtræffer i dag, moderne enheder er på ingen måde beskyttet. En stor solstorm kunne lukke ned for elektriciteten, tv-udsendelser, internettet, og radiokommunikation, fører til betydelige kaskadeeffekter på mange områder af livet. I juli 2012 et energiudbrud, der kan sammenlignes med begivenheden i det 19. århundrede, fandt sted på solen, men vi var heldige, da disse udbrud ikke var rettet mod Jorden. Ifølge nogle eksperter, skaden fra en sådan ekstrem begivenhed kan koste op til flere billioner dollars, og genopretningen af ​​infrastrukturen og økonomien kan tage op til 10 år. Dermed, forståelse og forudsigelse af de mest farlige ekstreme hændelser er af største betydning for beskyttelsen af ​​samfundet og teknologien mod de globale farer ved rumvejr.

Den nuværende forskning er resultatet af et tidligere arbejde af Dr. Alexander Ruzmaikin, en tidligere ph.d. elev af akademiker Yakov Zeldovich og Dr. Joan Feynman, som har ydet vigtige bidrag til studiet af sol-jord-interaktioner, solvinden og dens indvirkning på Jordens magnetosfære; hun er lillesøster til nobelprismodtageren Richard Feynman. I den aktuelle undersøgelse, det blev vist, at de stærkeste og mest intense geomagnetiske storme er drevet af hurtige koronale masseudstødninger, der interagerer i det interplanetariske rum med andre koronale masseudstødninger. Sådanne interplanetariske interaktioner mellem koronale masseudstødninger opstår, når de affyres i rækkefølge, den ene efter den anden, fra samme aktive region. Denne type udstødning kan karakteriseres ved hjælp af konceptet med klynger, der genererer forbedret partikelacceleration sammenlignet med den isolerede plasmasky. Generelt, påvisning af klynger har vigtige anvendelser i mange andre ekstreme geofysiske begivenheder såsom oversvømmelser og store jordskælv, såvel som på tværfaglige områder (hydrologi, telekommunikation, finansiere, og miljøundersøgelser).

"Forståelse af karakteristika ved ekstreme soludbrud og ekstreme rumvejrhændelser kan hjælpe os med bedre at forstå solens dynamik og variation samt de fysiske mekanismer bag disse begivenheder, " siger første forfatter til undersøgelsen, Dr. Jenny Marcela Rodríguez Gómez, forsker ved Skoltech Space Center.

Nu er vi ved begyndelsen af ​​en ny 11-årig cyklus af solaktivitet, hvilken, ifølge forudsigelserne, vil ikke være særlig stærk. "Imidlertid, det betyder ikke, at ingen ekstreme begivenheder kan ske, siger professor Astrid Veronig, medforfatter af undersøgelsen og direktør for Kanzelhöhe Observatory ved universitetet i Graz. Historisk set, ekstreme rumvejrshændelser fandt sted under ikke-så stærke cyklusser eller under den faldende fase af en cyklus. På toppen af ​​solcyklussen, store mængder energi frigives i form af talrige soludbrud og koronale masseudslyngninger. hvorimod energien akkumuleres under den faldende fase af en cyklus og kan frigives i enkelte, men meget kraftfulde begivenheder.

"Derfor, vores moderne teknologiske samfund er nødt til at tage dette alvorligt, studere ekstreme rumvejrhændelser, og også forstå alle finesserne i samspillet mellem solen og jorden. Og hvilke storme end måtte rase, vi ønsker alle godt vejr i rummet, " siger forskningsmedforfatter Tatiana Podladchikova, adjunkt ved Skoltech Space Center.