Løsning af solenergipuslespil kan hjælpe med at redde Jorden fra strømafbrydelser på hele planeten

Kan solstorme slå det globale internet ud? Ja, men vi ved ikke hvornår eller hvordan det kunne ske. Matematiker Dr. Geoffrey Vasil har foreslået en ny forståelse af Solens konvektionszone for at hjælpe.

Forskere ved University of Sydney og i USA har løst et mangeårigt mysterium om Solen, der kan hjælpe astronomer med at forudsige rumvejr og hjælpe os med at forberede os på potentielt ødelæggende geomagnetiske storme, hvis de rammer Jorden.

Solens indre magnetfelt er direkte ansvarlig for rumvejr - strømme af højenergipartikler fra Solen, der kan udløses af soludbrud, solpletter eller koronale masseudstødninger, der producerer geomagnetiske storme. Alligevel er det uklart, hvordan disse sker, og det har været umuligt at forudsige, hvornår disse begivenheder vil finde sted.

Nu, en ny undersøgelse ledet af Dr. Geoffrey Vasil fra School of Mathematics &Statistics ved University of Sydney kunne give en stærk teoretisk ramme til at hjælpe med at forbedre vores forståelse af Solens interne magnetiske dynamo, der hjælper med at drive nær-Jorden rumvejr.

Solen består af flere forskellige områder. Konvektionszonen er en af ​​de vigtigste - en 200, 000 kilometer dybt hav af supervarmt rullende, turbulent væskeplasma, der optager de yderste 30 procent af stjernens diameter.

Eksisterende solteori antyder, at de største hvirvler og hvirvler optager konvektionszonen, forestillet sig som gigantiske cirkulære konvektionsceller.

Imidlertid, disse celler er aldrig blevet fundet, et langvarigt problem kendt som 'Convective Conundrum'.

Dr. Vasil sagde, at der er en grund til dette. I stedet for cirkulære celler, strømmen bryder op i høje spindende cigarformede søjler 'bare' 30, 000 kilometer på tværs. Det her, han sagde, er forårsaget af en meget stærkere påvirkning af Solens rotation end hidtil antaget.

"Du kan balancere en tynd blyant på dens spids, hvis du drejer den hurtigt nok, " sagde Dr. Vasil, ekspert i væskedynamik. "Madere celler af solvæske, der spinder i konvektionszonen, kan opføre sig på samme måde."

Resultaterne er blevet offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Vi ved ikke ret meget om Solens indre, men det er enormt vigtigt, hvis vi ønsker at forstå solvejr, der direkte kan påvirke Jorden, " sagde Dr. Vasil.

"Stærk rotation er kendt for fuldstændig at ændre egenskaberne af magnetiske dynamoer, hvoraf Solen er en af."

Dr. Vasil og samarbejdspartnere professor Keith Julien fra University of Colorado og Dr. Nicholas Featherstone ved Southwest Research Institute i Boulder, sige, at denne forudsagte hurtige rotation inde i Solen undertrykker, hvad der ellers ville være større strømninger, skabe mere broget dynamik for den ydre tredjedel af soldybden.

"Ved korrekt redegørelse for rotation, vores nye model af Solen passer til observerede data og kan dramatisk forbedre vores forståelse af Solens elektromagnetiske adfærd, " sagde Dr. Vasil, hvem er hovedforfatter af undersøgelsen.

I de mest ekstreme tilfælde, geomagnetiske solstorme kan overøse Jorden med strålingsimpulser, der er i stand til at stege vores sofistikerede globale elektronik- og kommunikationsinfrastruktur.

En enorm geomagnetisk storm af denne type ramte Jorden i 1859, kendt som Carrington Event, men dette var før vores globale afhængighed af elektronik. Det spæde telegrafsystem fra Melbourne til New York blev påvirket.

"En lignende begivenhed i dag kan ødelægge global infrastruktur for billioner af dollars og tage måneder, hvis ikke år, at reparere, " sagde Dr. Vasil.

Et solkoronal masseudkast i august 2012

En lille begivenhed i 1989 forårsagede massive blackouts i Canada i, hvad nogle oprindeligt troede kunne have været et atomangreb. I 2012 passerede en solstorm, der i omfang svarer til Carrington-begivenheden, forbi Jorden uden at påvirke, mangler vores bane omkring Solen med kun ni dage.

"Det næste solar max er i midten af ​​dette årti, men vi ved stadig ikke nok om Solen til at forudsige, om disse cykliske begivenheder vil producere en farlig storm, " sagde Dr. Vasil.

"Mens en solstorm rammer Jorden er meget usandsynlig, som et jordskælv, det vil i sidste ende ske, og vi skal være forberedt."

Solstorme, der dukker op fra Solen, kan tage fra flere timer til dage at nå Jorden. Dr. Vasil sagde, at bedre viden om den interne dynamik i vores hjemmestjerne kunne hjælpe planlæggere med at undgå katastrofer, hvis de har nok advarsel til at lukke udstyr ned, før en eksplosion af energiske partikler gør jobbet i stedet.

"Vi kan ikke forklare, hvordan solpletter dannes. Vi kan heller ikke skelne, hvilke solpletgrupper, der er mest tilbøjelige til voldsomme brud. Politikere skal vide, hvor ofte det kan være nødvendigt at udholde en dagelang nødnedlukning for at undgå en alvorlig katastrofe, " han sagde.

Dr. Vasil og hans kollegers teoretiske model skal nu testes gennem observation for yderligere at forbedre modelleringen af ​​Solens interne processer. At gøre dette, videnskabsmænd vil bruge en teknik kendt som helioseismologi, at lytte inde i stjernens bankende hjerte.

"Vi håber, at vores resultater vil inspirere til yderligere observation og forskning i Solens drivkræfter, " han sagde.

Dette kunne involvere en hidtil uset opsendelse af observationssatellitter i polar kredsløb uden for Solsystemets elliptiske plan.