science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Het oplossen van een zonnepuzzel kan de aarde helpen redden van wereldwijde stroomuitval

Diagram dat de interne structuur van de zon toont op basis van een bestaande theorie die uitgaat van cirkelvormige convectiecellen nabij het zonneoppervlak. Het nieuwe model van Dr. Vasil suggereert dunner, draaiende 'sigaarvormige' convectiecellen die de magnetische dynamo van de zon aandrijven. Krediet:NASA

Kunnen zonnestormen het wereldwijde internet uitschakelen? Ja, maar we weten niet wanneer of hoe het kan gebeuren. Wiskundige Dr. Geoffrey Vasil heeft een nieuw begrip van de convectiezone van de zon voorgesteld om te helpen.

Wetenschappers van de Universiteit van Sydney en in de VS hebben een al lang bestaand mysterie over de zon opgelost dat astronomen zou kunnen helpen het ruimteweer te voorspellen en ons kan helpen bij de voorbereiding op potentieel verwoestende geomagnetische stormen als ze de aarde zouden raken.

Het interne magnetische veld van de zon is direct verantwoordelijk voor het ruimteweer - stromen van hoogenergetische deeltjes van de zon die kunnen worden geactiveerd door zonnevlammen, zonnevlekken of coronale massa-ejecties die aardmagnetische stormen veroorzaken. Het is echter onduidelijk hoe deze gebeuren en het was onmogelijk om te voorspellen wanneer deze gebeurtenissen zullen plaatsvinden.

Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie onder leiding van Dr. Geoffrey Vasil van de School of Mathematics &Statistics aan de Universiteit van Sydney zou een sterk theoretisch raamwerk kunnen bieden om ons begrip te helpen verbeteren van de interne magnetische dynamo van de zon die het ruimteweer in de buurt van de aarde helpt te stimuleren.

De zon bestaat uit verschillende verschillende regio's. De convectiezone is een van de belangrijkste:een 200, 000 kilometer diepe oceaan van superheet rollen, turbulent vloeibaar plasma dat de buitenste 30 procent van de diameter van de ster inneemt.

De bestaande zonnetheorie suggereert dat de grootste wervelingen en wervelingen de convectiezone innemen, voorgesteld als gigantische cirkelvormige convectiecellen.

Echter, deze cellen zijn nooit gevonden, een al lang bestaand probleem dat bekend staat als het 'convectieve raadsel'.

Dr. Vasil zei dat daar een reden voor is. In plaats van cirkelvormige cellen, de stroom valt uiteen in hoge draaiende sigaarvormige kolommen 'slechts' 30, 000 kilometer breed. Dit, hij zei, wordt veroorzaakt door een veel sterkere invloed van de rotatie van de zon dan eerder werd gedacht.

"Je kunt een dun potlood op zijn punt balanceren als je het snel genoeg ronddraait, " zei Dr. Vasil, een expert in vloeistofdynamica. "Magere cellen van zonnevloeistof die in de convectiezone ronddraaien, kunnen zich op dezelfde manier gedragen."

De bevindingen zijn gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

"We weten niet veel over de binnenkant van de zon, maar het is enorm belangrijk als we zonneweer willen begrijpen dat rechtstreeks van invloed kan zijn op de aarde, ' zei dokter Vasil.

"Het is bekend dat sterke rotatie de eigenschappen van magnetische dynamo's volledig verandert, waarvan de zon er een is."

Dr. Vasil en medewerkers Professor Keith Julien van de Universiteit van Colorado en Dr. Nicholas Featherstone van het Southwest Research Institute in Boulder, zeggen dat deze voorspelde snelle rotatie in de zon onderdrukt wat anders grootschalige stromen zouden zijn, het creëren van een meer gevarieerde dynamiek voor het buitenste derde deel van de zonnediepte.

Krediet:Universiteit van Sydney

"Door op de juiste manier rekening te houden met rotatie, ons nieuwe model van de zon past bij waargenomen gegevens en zou ons begrip van het elektromagnetische gedrag van de zon drastisch kunnen verbeteren, " zei Dr. Vasil, wie is de hoofdauteur van het onderzoek.

In de meest extreme gevallen kan geomagnetische zonnestormen kunnen de aarde overspoelen met stralingspulsen die onze geavanceerde wereldwijde elektronica- en communicatie-infrastructuur kunnen verbranden.

Een enorme aardmagnetische storm van dit type trof de aarde in 1859, bekend als het Carrington-evenement, maar dit was vóór onze wereldwijde afhankelijkheid van elektronica. Het prille telegraafsysteem van Melbourne naar New York werd getroffen.

"Een soortgelijk evenement vandaag zou de wereldwijde infrastructuur van biljoenen dollars kunnen vernietigen en maanden kunnen duren, zo niet jaren, repareren, ' zei dokter Vasil.

Een coronale massa-ejectie van de zon in augustus 2012

Een kleinschalige gebeurtenis in 1989 veroorzaakte massale stroomuitval in Canada, waarvan sommigen aanvankelijk dachten dat het een nucleaire aanval was. In 2012 passeerde een zonnestorm die qua omvang vergelijkbaar was met de Carrington-gebeurtenis zonder impact op de aarde, onze baan om de zon met slechts negen dagen missen.

"Het volgende zonnemaximum is in het midden van dit decennium, maar we weten nog steeds niet genoeg over de zon om te voorspellen of deze cyclische gebeurtenissen een gevaarlijke storm zullen veroorzaken, ' zei Dr. Vasil.

"Hoewel het zeer onwaarschijnlijk is dat een zonnestorm de aarde raakt, als een aardbeving, het zal uiteindelijk gebeuren en we moeten voorbereid zijn."

Zonnestormen die uit de zon komen, kunnen enkele uren tot dagen duren om de aarde te bereiken. Dr. Vasil zei dat een betere kennis van de interne dynamiek van onze thuisster planners zou kunnen helpen rampen te voorkomen als ze voldoende waarschuwingen hebben om apparatuur uit te schakelen voordat een explosie van energetische deeltjes het werk doet.

"We kunnen niet verklaren hoe zonnevlekken ontstaan. Ook kunnen we niet onderscheiden welke zonnevlekkengroepen het meest vatbaar zijn voor gewelddadige breuk. Beleidsmakers moeten weten hoe vaak het nodig kan zijn om een ​​noodstop van een dag te ondergaan om een ​​ernstige catastrofe te voorkomen, " hij zei.

Het theoretische model van Dr. Vasil en zijn collega's moet nu worden getest door middel van observatie om de modellering van de interne processen van de zon verder te verbeteren. Om dit te doen, wetenschappers zullen een techniek gebruiken die bekend staat als helioseismologie, om te luisteren in het kloppende hart van de ster.

"We hopen dat onze bevindingen zullen inspireren tot verdere observatie en onderzoek naar de drijvende krachten van de zon, " hij zei.

Dit zou de ongekende lancering van polaire orbiter-observatiesatellieten buiten het elliptische vlak van het zonnestelsel kunnen inhouden.