Dezelfde soort grootschalige planetaire golven die hoog boven het aardoppervlak door de atmosfeer slingeren, kunnen ook op de zon bestaan, volgens een nieuwe studie onder leiding van een wetenschapper van het National Center for Atmospheric Research (NCAR).

Net zoals de grootschalige golven die zich op aarde vormen, bekend als Rossby-golven, lokale weerpatronen beïnvloeden, de golven die op de zon zijn ontdekt, zijn mogelijk nauw verbonden met zonneactiviteit, inclusief de vorming van zonnevlekken, actieve regio's, en de uitbarsting van zonnevlammen.

"De ontdekking van gemagnetiseerde Rossby-golven op de zon biedt de verleidelijke mogelijkheid dat we het ruimteweer veel verder van tevoren kunnen voorspellen, " zei NCAR-wetenschapper Scott McIntosh, hoofdauteur van het artikel.

De studie wordt op 27 maart gepubliceerd in het tijdschrift Natuurastronomie . Co-auteurs zijn William Cramer van Yale University, Manuel Pichardo Marcano van de Texas Tech University, en Robert Leamon van de Universiteit van Maryland, Collegepark.

Het onderzoek werd gefinancierd door de National Science Foundation (NSF), die de sponsor van NCAR is, en door NASA.

Een ongekend zicht op de zon

Op aarde, Rossby-golven worden geassocieerd met het pad van de straalstroom en de vorming van lage- en hogedruksystemen, die op hun beurt invloed hebben op lokale weersomstandigheden.

De golven vormen zich in roterende vloeistoffen - in de atmosfeer en in de oceanen. Omdat de zon ook draait, en omdat het grotendeels uit plasma bestaat dat werkt, in sommige opzichten, als een uitgestrekte gemagnetiseerde oceaan, het bestaan ​​van Rossby-achtige golven mag niet als een verrassing komen, zei McIntosh, die het High Altitude Observatory van NCAR leidt.

En toch ontbrak het wetenschappers tot voor kort aan de tools om dit golfpatroon te onderscheiden. In tegenstelling tot de aarde, die vanuit verschillende hoeken wordt bekeken door satellieten in de ruimte, wetenschappers hebben de zon historisch gezien maar vanuit één gezichtspunt kunnen bestuderen:gezien vanuit de richting van de aarde.

Maar voor een korte periode, van 2011 tot 2014, wetenschappers hadden de ongekende kans om de hele atmosfeer van de zon in één keer te zien. Gedurende die tijd, waarnemingen van NASA's Solar Dynamics Observatory (SDO), die tussen de zon en de aarde zit, werden aangevuld met metingen van NASA's Solar TErrestrial RElations Observatory (STEREO) missie, waaronder twee ruimtevaartuigen in een baan om de zon. collectief, de drie observatoria boden een 360-graden zicht op de zon totdat het contact met een van de STEREO-ruimtevaartuigen in 2014 werd verbroken. patronen kunnen ontstaan.

"Door de gegevens van alle drie de satellieten te combineren, kunnen we de hele zon zien en dat is belangrijk voor studies als deze, omdat je wilt dat de metingen allemaal tegelijkertijd zijn, " zei decaan Pesnell, SDO-projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Ze verleggen de grens van hoe we zonnegegevens gebruiken om het binnenste van de zon te begrijpen en waar het magnetische veld van de zon vandaan komt."

Golven in de gegevens vinden

Het team gebruikte beelden gemaakt door instrumenten op SDO en STEREO om coronale heldere punten te identificeren en te volgen. Deze kleine, heldere kenmerken stippelen het hele gezicht van de zon en zijn gebruikt om bewegingen dieper in de zonneatmosfeer te volgen.

De wetenschappers plotten de gecombineerde gegevens op Hovmöller-diagrammen, een diagnostisch hulpmiddel ontwikkeld door meteorologen om de rol van golven in de atmosfeer van de aarde te benadrukken. Wat uit de analyse naar voren kwam, waren banden van gemagnetiseerde activiteit die zich langzaam over de zon voortplanten - net als de Rossby-golven op aarde.

De ontdekking zou een reeks zonnefenomenen in verband kunnen brengen die ook verband houden met het magnetische veld van de zon, inclusief de vorming van zonnevlekken, hun leven, en de oorsprong van de 11-jarige zonnecyclus van de zon. "Het is mogelijk dat het allemaal met elkaar verbonden is, maar we hadden een globaal perspectief nodig om dat te zien, "Zei McIntosh. "We geloven dat mensen de effecten van deze Rossby-achtige golven al tientallen jaren observeren, maar zijn niet in staat geweest om het hele plaatje samen te stellen."

Met een nieuw begrip van hoe het grote geheel er echt uit zou kunnen zien, wetenschappers zouden een stap dichter bij het voorspellen van het gedrag van de zon kunnen komen.

"De ontdekking van Rossby-achtige golven op de zon kan belangrijk zijn voor de voorspelling van zonnestormen, de belangrijkste oorzaken van ruimteweereffecten op aarde, " zei Ilia Roussev, programmadirecteur bij NSF's afdeling Atmosferische en Geospace Sciences. "Slecht weer in de ruimte kan satellietoperaties belemmeren of beschadigen, en communicatie- en navigatiesystemen, evenals stroomstoringen veroorzaken die leiden tot enorme sociaaleconomische verliezen. Schattingen schatten de kosten van ruimteweergevaren op $ 10 miljard per jaar."

Maar om onze voorspellende mogelijkheden te vergroten, wetenschappers moeten eerst een beter begrip krijgen van de golven en de patronen die erop blijven bestaan, waarvoor opnieuw een 360-graden zicht op de zon nodig zou zijn.

"Om de lokale schaal te verbinden met de wereldwijde schaal, we moeten onze blik verruimen, "Zei McIntosh. "We hebben een constellatie van ruimtevaartuigen nodig die rond de zon cirkelen en de evolutie van zijn wereldwijde magnetische veld volgen."