science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Onderzoekers simuleren een magnetische storm uit 1770 met behulp van gegevens uit historische documentatie

Het schilderij van de rode aurora van 17 september 1770 in de premoderne Japanse tekst " Seikai , " dat eigendom is van het Matsusaka City Museum of History and Traditional Crafts. Een radiale structuur van strepen wordt getoond, bestaande uit kleinschalige stralen in de strepen. Het onderste gedeelte en de oostelijke/westelijke randen van de strepen zijn iets donkerder. Het bijschrift aan de rechterkant kan als volgt worden vertaald, "Op 17 september 1770, 's nachts, rode damp was actief aan de noordelijke hemel. Het cijfer was zoals het om middernacht keek." Credit:Matsusaka City, Prefectuur Mie

Aurora's zijn lichtshows die typisch voorkomen op hoge breedtegraden, zoals de Arctische en Antarctische wateren; echter, ze kunnen uitzetten naar de evenaar tijdens zware magnetische stormen. Eerdere waarnemingen van dergelijke ongebruikelijke aurora's kunnen onderzoekers daarom in staat stellen de frequentie en ernst van magnetische stormen te bepalen. Hoe meer informatie kan worden verzameld over historisch intense magnetische stormen, hoe groter de kans om verstoring van elektriciteitsnetten in een toekomstig evenement te verminderen.

Historische documenten worden veel toegankelijker voor onderzoek naarmate nieuw ontdekte documenten opduiken uit privécollecties over de hele wereld. Onderzoekers van Tokyo's National Institute of Japanese Literature (NIJL) en National Institute for Polar Research (NIPR) onderzochten een gedetailleerd schilderij uit een Japans manuscript Seikai ("Understanding Comets") met bijbehorend commentaar dat een rode aurora beschrijft die op 17 september 1770 boven Kyoto plaatsvond. Ze onderzochten ook gedetailleerde beschrijvingen van de gebeurtenis uit een nieuw ontdekt dagboek van de Higashi-Hakura-familie uit Kyoto.

"Het enthousiasme en de toewijding van amateurastronomen in het verleden biedt ons een geweldige kans, " zegt Kiyomi Iwahashi van NIJL. "Het dagboek is geschreven door een kokugakusha [geleerde van de oude Japanse cultuur], en geeft een verfijnde beschrijving van de rode aurora, inclusief een beschrijving van de positie van de aurora ten opzichte van de Melkweg."

Met behulp van astrometrische berekeningen van de hoogten van de Melkweg zoals deze op 17 september 1770 vanuit Kyoto zou zijn bekeken, de onderzoekers waren in staat om de geometrie van de rode aurora te berekenen en de resultaten te vergelijken met de details van de Seikai schilderen en het dagboek. De beschrijving van de aurora volgens de historische documenten stelde de onderzoekers in staat om de sterkte te schatten van de magnetische storm die de aurora van september 1770 veroorzaakte.

Het dagboek van de familie Higashi-Hakura (pagina 86a-b, oproepnummer B2-164), die eigendom is van de Azumamaro Jinja in Kyoto. Het verschijnen van het zenit-aurora boven Kyoto op 17 september 1770, wordt in detail beschreven met verwijzingen naar de positie van de Melkweg. Krediet:Azumamaro Jinja

"De magnetische storm op 17 september 1770 was vergelijkbaar met of iets groter dan de magnetische storm van september 1859 die plaatsvond onder invloed van de Carrington-zonnevlam. De storm van 1859 was de grootste magnetische storm die ooit is geregistreerd waarin technologische effecten op grote schaal werden waargenomen, "zegt Ryuho Kataoka van NIPR. "Het was een geluk voor ons dat de storm van 1770 dateerde van vóór onze afhankelijkheid van elektriciteit."

Dus hoe waarschijnlijk zijn zulke magnetische stormen? "We bevinden ons momenteel in een periode van afnemende zonneactiviteit, die in de nabije toekomst het einde kunnen betekenen van zware magnetische stormen, " zegt Kataoka. "Echter, we waren slechts enkele dagen geleden getuige van een extreem snelle coronale massa-ejectie [10 september 2017], die krachtig genoeg zou kunnen zijn om extreme stormen te veroorzaken. Gelukkig, het miste gewoon de aarde."

Ongeacht de specifieke kans op een nieuwe perfecte magnetische storm, interdisciplinaire historische en wetenschappelijke samenwerkingen zijn van onschatbare waarde bij het verstrekken van belangrijke fysieke details die ons kunnen helpen de grootste magnetische stormen in de geschiedenis te begrijpen en ons voor te bereiden op mogelijke toekomstige gebeurtenissen.

De geometrie van het poollicht gezien vanuit Kyoto op 17 september 1770, wordt berekend voor de reconstructie ervan. Ruiten tonen de posities van de rode aurora tangentieel toegewezen aan het platte vlak van het 60 bij 80 gezichtsveld, uitgezet om de 100 km in oost-west richting en om de 10 km in verticale richting. Het grootste deel van de emissies wordt verondersteld in het bereik van 200 km tot 500 km te liggen, met een hellingshoek van 45 langs het lokale magnetische veld. Hoogtehoeken worden weergegeven door hoekmarkeringen op de verticale as met plustekens. Krediet:Kataoka R en Iwahashi K, Ruimteweer, 2017