De uitdaging om ruimteweer te voorspellen, die problemen kunnen veroorzaken met telecommunicatie en andere satellietoperaties op aarde, vereist een gedetailleerd begrip van de zonnewind (een stroom geladen deeltjes die vrijkomt uit de zon) en geavanceerde computersimulaties. Onderzoek gedaan aan de Universiteit van New Hampshire heeft uitgewezen dat bij het kiezen van het juiste model om de zonnewind te beschrijven, het gebruik van degene die langer duurt om te berekenen, maakt het niet de meest nauwkeurige.

In de studie, gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift , Daniël Verscharen, een onderzoeksassistent-professor in de natuurkunde aan het Space Science Center van UNH, vergeleken twee veelgebruikte theoretische beschrijvingen, kinetische theorie versus magnetohydrodynamica (MHD), bij het meten van het gedrag van turbulentie in de zonnewind. De kinetische theorie beschouwt de zonnewind als een samenstelling van snel bewegende deeltjes en gebruikt zeer gecompliceerde wiskundige methoden die lange tijdsperioden vergen wanneer ze worden geëvalueerd op geavanceerde supercomputers. De tweede beschrijving, MHD, beschouwt de zonnewind als een vloeistof, of meer gasachtig, en is veel minder ingewikkeld om te berekenen. Verrassend genoeg, de studie toonde aan dat het de MHD was, het model dat sneller te berekenen was, die de nauwkeuriger voorspellingen opleverden.

"Ons onderzoek heeft uitgewezen dat het een enorm verschil maakt welk model wordt gebruikt, " zei Verscharen. "We ontdekten dat de veel sneller berekende MHD-modellen een deel van het zonnewindgedrag zelfs veel beter kunnen vastleggen dan verwacht. Dit is een zeer belangrijk resultaat voor modelbouwers van zonnewind, omdat het de toepassing van MHD kan rechtvaardigen, gebaseerd op de eerste principes en observaties."

Om zijn theorie te bewijzen, Verscharen verzamelde gegevens van het WIND-ruimtevaartuig, die momenteel in de zonnewind draait, van studie co-auteurs Christopher Chen aan het Imperial College London en Robert Wicks van University College London. Na vergelijking van de theorie met de feitelijke gegevens van het ruimtevaartuig, het team ontdekte dat het type verstoring dat ze onderzochten zich veel meer gedroeg als een vloeistof dan als een kinetisch medium met botsingsloze deeltjes. Dit was onverwacht omdat ze geloofden dat de kinetische theorie veel beter zou werken in een gas als verdund, of dun, als de zonnewind.

De bevinding zou kunnen leiden tot een efficiëntere manier om het ruimteweer te voorspellen voor instellingen die de zonnewind voortdurend moeten modelleren, zoals Nasa. Zwaar ruimteweer kan satelliet- en communicatiestoringen veroorzaken, GPS-verlies, stroomstoringen, en kan zelfs gevolgen hebben voor commerciële luchtvaartmaatschappijen en ruimtevluchten. Om de effecten te voorspellen die zonnewindplasma en energetische deeltjes op deze systemen kunnen hebben, modelbouwers voeren momenteel verschillende computersimulaties uit en vergelijken de resultaten. Verscharen en zijn team zijn van mening dat hun bevindingen kunnen helpen bij het ontwikkelen van een reeks criteria om te bepalen welk type modellering het meest geschikt is voor hun voorspellingsinspanningen in specifieke situaties.

"Als de parameters van de zonnewind op een bepaalde manier waren, ze zouden MHD-modellering kunnen gebruiken en zo niet, ze zijn misschien beter om simulaties uit te voeren op basis van kinetische theorie, "zei Verscharen. "Het zou alleen maar een efficiëntere manier zijn om het ruimteweer en de zonnewind te voorspellen."

Het is nog steeds niet duidelijk waarom de zonnewind zich als een vloeistof gedraagt. De onderzoekers hopen dat toekomstige studies zullen bepalen onder welke omstandigheden de zonnewind kan worden gemodelleerd als een vloeistof met MHD, en wanneer een kinetisch model nodig zou zijn.