Hvorfor vi skal blive bedre til at forudsige rumvejr

Solen er den vigtigste energikilde til at opretholde livet på Jorden, men det giver os meget mere end bare lys og varme. Det giver os også solstorme.

Forstyrrelser på solen, såsom koronale masseudstødninger produceret af soludbrud, der kommer fra aktive solpletområder, kan forårsage solstorme. Soludbrud og koronale masseudstødninger udsender enorme mængder stråling og ladede partikler ud i rummet.

Disse hændelser kan skade Jordens kommunikations- og strøminfrastrukturer, resulterer i strømafbrydelser og reduceret systemfunktionalitet. satellitter, rumstationer og astronauter, luftfart, GPS, elnet og mere kan blive påvirket.

Efterhånden som vores civilisation bliver mere avanceret, vi bliver mere sårbare over for virkningerne af solstorme. Nu, da solens aktivitet er stigende, vi skal blive bedre til at forudsige solvejr.

Mange mennesker husker stadig sammenbruddet af Canadas elnet i Quebec den 13. marts 1989, som varede i ni timer og ramte seks millioner mennesker. Det forårsagede flere hundrede millioner dollars i skader og tabte indtægter. Dette blackout var forårsaget af solstorme.

Carrington-begivenheden, opkaldt efter amatørastronomen, der optog det, var endnu en kraftig solstorm, som skete i september 1859. Avanceret teknologi i 1859 var begrænset til elektriske telegrafer, og de fleste af dem mislykkedes i hele Europa og Nordamerika, i nogle tilfælde giver deres operatører elektriske stød.

Disse dage, vi er meget mere afhængige af teknologi, som igen er mere og mere sårbar over for virkningerne af rummet og dets unikke naturkatastrofer.

Rumstråling

Rummet er stort, kold, mørke og oversvømmet med stråling. Stråling i rummet kommer hovedsageligt fra galaktisk kosmisk stråling - højenergipartikler smidt ud fra andre galakser - og solpartikelbegivenheder - højenergipartikler fra vores egen sol.

I rummet stråling, atomer accelereres i det interstellare rum til hastigheder tæt på lysets hastighed. Til sidst, elektronerne strippes ud, og kun den positivt ladede kerne er tilbage.

Mennesker har observeret og talt solpletter i mere end 400 år, gør dette til det længst kørende eksperiment i verden. Solen har en 11-årig solpletcyklus, og i øjeblikket, vi er midt i den cyklus. Nu nærmer det sig "solmaksimum, " hvor den største solaktivitet finder sted. Det næste solmaksimum forventes at begynde i 2025.

Folk er bekendt med nordlyset, som er en synlig effekt af solstråling. Jordens magnetfelt, som beskytter os mod de fleste farer ved rumstråling, leder de ladede partikler til polerne, hvor de kommer ind i vores atmosfære og forårsager smukke lysdisplays.

Men strålingen kan også påvirke teknologi og mennesker. Under kraftige solstrålingsstorme, energiske protoner kan beskadige elektroniske kredsløb inde i satellitter og astronauters biologiske DNA. Passagerer og besætning, der flyver over nordpolen, vil blive udsat for øget stråling.

Disse strålingsstorme kan skabe fejl, der gør navigationsoperationer ekstremt vanskelige. Energiske protoner kan også ionisere atomer og molekyler i atmosfæren, skabe et lag af frie elektroner. Dette lag kan absorbere højfrekvente radiobølger, forårsager blackout af højfrekvent kommunikation, også kendt som kortbølgeradio.

Med vores stigende afhængighed af teknologi, forudsige vejret i rummet er afgørende. Imidlertid, præcist at forudsige rumvejr har længe været et udfordrende problem for eksperter.

Forudsigelse af rumvejr

At forstå kompleksiteten af ​​solpletter vil hjælpe os med at forudsige, om betydelige soludbrud kan ske. Mine kolleger og jeg udviklede et automatiseret computersystem i realtid, som bruger billedbehandling og kunstig intelligens til at overvåge og analysere solsatellitdata. Dette hjælper med at forudsige sandsynligheden for soludbrud i de kommende 24 timer.

Vi var banebrydende for nye teknikker til automatisk behandling, detektering og ekstraktion af solelementer - som aktive områder og solpletter - fanget af Nasas soldynamik-observatoriesatellit. Vi introducerede også det første automatiserede og realtidssystem til at klassificere solpletter. Før dette, klassificeringen af ​​solpletter var en manuel proces, som blev møjsommeligt udført af eksperter.

Rummissioner og astronauter er meget mere tilbøjelige til at blive påvirket af stråling, fordi de ikke er beskyttet af Jordens magnetfelt. Virkningerne på mennesker kan omfatte strålingssyge, øget risiko for kræft, degenerative sygdomme og påvirkninger af centralnervesystemet.

På trods af disse risici, menneskelige og robotiske aktiviteter er stigende i rummet, og Nasa arbejder på at lande mennesker på Mars i 2030'erne. Der er to rovere - Nysgerrighed og Udholdenhed - og en lander i drift på Mars, med en anden rover planlagt til lancering i 2022.

Vores rumvejrsforudsigelsessystem er offentligt tilgængeligt, og bruges nu som et af beslutningsværktøjerne til Nasas robotmissioner og til at styre strålingseffekter på Nasas Chandra røntgenobservatoriekredsløb.

Mens vi fortsætter med at begive os længere ud i rummet, vi bliver nødt til at styrke vores nuværende muligheder for forudsigelse af rumvejr for at opbygge et større billede af solaktivitet og afbøde dens virkninger omkring solsystemet.

Denne opgave er utroligt udfordrende, da de fleste solobservationer er taget for Jordens synsfelt. Bedre modellering og undersøgelse af udviklingen af ​​solfunktioner er nødvendig for at tage højde for de drastisk forskellige himmelbaner omkring solen.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.