Modellering van een extreem ruimteweergebeurtenis dat de aarde in 2012 ternauwernood miste, laat zien dat het nog erger had kunnen zijn als het was gecombineerd met een ander evenement.

De bevindingen suggereren dat voorspellingen van het ruimteweer moeten worden bijgewerkt om te omvatten hoe dichtbij gebeurtenissen elkaar versterken.

Coronale massa-ejecties (CME's) zijn uitbarstingen van grote hoeveelheden gemagnetiseerd materiaal van de zon die met hoge snelheden reizen, in korte tijd een enorme hoeveelheid energie vrijgeven. Als ze de aarde bereiken, deze zonnestormen veroorzaken verbazingwekkende poollichten, maar kan elektriciteitsnetten verstoren, satellieten en communicatie.

Deze meest extreme "ruimteweer"-gebeurtenissen kunnen catastrofaal zijn, stroomuitval veroorzaakt waardoor alles wat op een stopcontact is aangesloten zou uitschakelen en schade aan transformatoren die jaren zou kunnen duren om te repareren. Nauwkeurige monitoring en voorspellingen zijn daarom belangrijk om schade te minimaliseren.

Nutsvoorzieningen, een onderzoeksteam onder leiding van Imperial College London heeft aangetoond hoe CME's extremer kunnen zijn dan eerder werd gedacht wanneer twee gebeurtenissen elkaar opvolgen. Hun resultaten worden vandaag gepubliceerd in een speciale uitgave van Zonnefysica aandacht voor ruimteweer.

Technologische black-outs

Het team onderzocht een grote CME die op 23 juli 2012 plaatsvond en de aarde ternauwernood een paar dagen miste. De CME reisde naar schatting rond de 2, 250 kilometer per seconde, waardoor het vergelijkbaar is met een van de grootste evenementen ooit geregistreerd, de zogenaamde Carrington-gebeurtenis in 1859. Schadeschattingen voor een dergelijke gebeurtenis die de aarde vandaag treft, lopen in de biljoenen dollars.

Hoofdauteur Dr. Ravindra Desai, van de afdeling natuurkunde van Imperial, zei:"De gebeurtenis van 23 juli 2012 is de meest extreme ruimteweergebeurtenis van het ruimtetijdperk, en als deze gebeurtenis de aarde zou treffen, zouden de gevolgen technologische black-outs kunnen veroorzaken en de samenleving ernstig kunnen ontwrichten, omdat we voor ons dagelijks leven steeds afhankelijker zijn van moderne technologieën. We vinden echter dat dit evenement zelfs nog extremer had kunnen zijn - sneller en intenser - als het enkele dagen eerder was gelanceerd, direct achter een ander evenement."

Om te bepalen wat de CME zo extreem maakte, het team onderzocht een van de mogelijke oorzaken:de release van een andere CME op 19 juli 2012, net een paar dagen ervoor. Er is gesuggereerd dat de ene CME de weg kan vrijmaken voor een andere.

CME's reizen sneller dan de omringende zonnewind, de stroom geladen deeltjes die constant uit de zon stroomt. Dit betekent dat de zonnewind weerstand uitoefent op de reizende CME, het vertragen.

Echter, als een eerdere CME onlangs is gepasseerd, de zonnewind zal zodanig worden beïnvloed dat het de daaropvolgende CME niet zo veel zal vertragen. Dit is vergelijkbaar met hoe autocoureurs achter elkaar 'slipstreamen' om een ​​snelheidsvoordeel te behalen.

Vergroten van extreme ruimteweergebeurtenissen

Het team creëerde een model dat de kenmerken van het evenement van 23 juli nauwkeurig weergaf en simuleerde vervolgens wat er zou gebeuren als het eerder of later had plaatsgevonden, d.w.z. dichter bij of verder van het evenement van 19 juli.

Ze ontdekten dat tegen de tijd van het evenement van 23 juli de zonnewind grotendeels was hersteld van het evenement van 19 juli, dus de vorige gebeurtenis had weinig impact. Echter, hun model toonde aan dat als de laatste CME eerder had plaatsgevonden, dichter bij het evenement van 19 juli, dan zou het nog extremer zijn geweest - misschien met snelheden tot 2750 kilometer per seconde of meer.

Han Zhang, co-auteur en student die meewerkte aan de ontwikkeling van dit modelleervermogen, zei:"We laten zien dat het fenomeen "preconditionering van zonnewind, " waar een eerste CME ervoor zorgt dat een volgende CME sneller reist, is belangrijk voor het vergroten van extreme ruimteweergebeurtenissen. Onze modelresultaten, de omvang van het effect weergeven en hoe lang het effect aanhoudt, kan bijdragen aan de huidige inspanningen voor het voorspellen van het ruimteweer."

De zon gaat nu de volgende 11-jarige cyclus van toenemende activiteit in, wat een grotere kans op aardgebonden zonnestormen met zich meebrengt. Emma Davies, co-auteur en Ph.D. student, zei:"Er zijn eerdere gevallen geweest van opeenvolgende zonnestormen die de aarde bombardeerden, zoals de Halloween Storms van 2003. Gedurende deze periode, de zon produceerde veel zonnevlammen, met bijbehorende CME's van snelheden rond de 2000 km/s. Deze gebeurtenissen beschadigden satellieten en communicatiesystemen, veroorzaakt dat vliegtuigen werden omgeleid, en een stroomstoring in Zweden. Er is altijd de mogelijkheid dat vergelijkbare of slechtere scenario's zich voordoen tijdens de volgende zonnecyclus, daarom zijn nauwkeurige modellen voor voorspelling van vitaal belang om hun effecten te helpen verminderen."

"Driedimensionale simulaties van preconditionering van zonnewind en de interplanetaire coronale massa-ejectie van 23 juli 2012, " door Ravindra Desai, Han Zhang, Emma Davies, Julia Stawarz, Joan Mico-Gomez en Pilar Iváñez-Ballesteros, is gepubliceerd in Zonnefysica .