Kan het klapperen van de vleugels van een vlinder in Costa Rica een orkaan in Californië veroorzaken? De vraag is onderzocht door chaostheoretici, al tientallen jaren beursanalisten en weersvoorspellers. Voor de meeste mensen, dit hypothetische scenario is misschien moeilijk voor te stellen op aarde - vooral wanneer een echte ramp toeslaat.

Nog, in de ruimte, evenzo kleine fluctuaties in de zonnewind terwijl deze naar het magnetische schild van de aarde stroomt, kunnen de snelheid en kracht van 'ruimte-orkanen' beïnvloeden, " heeft onderzoeker Katariina Nykyri van Embry-Riddle Aeronautical University gemeld.

De studie, gepubliceerd op 19 september in de Journal of Geophysical Research - Ruimtefysica , biedt de eerste gedetailleerde beschrijving van het mechanisme waarmee zonnewindfluctuaties de eigenschappen van zogenaamde ruimte-orkanen kunnen veranderen, beïnvloeden hoe plasma wordt getransporteerd naar het magnetische schild van de aarde, of magnetosfeer.

Die "orkanen" worden gevormd door een fenomeen dat bekend staat als Kelvin-Helmholtz (KH) instabiliteit. Terwijl plasma van de zon (zonnewind) over de magnetische grens van de aarde strijkt, het kan grote draaikolken produceren (ongeveer 10, 000-40, 000 kilometer groot) langs de grenslaag, Nykyri legde het uit.

"De KH-golf, of ruimte orkaan, is een van de belangrijkste manieren waarop zonnewind energie transporteert, massa en momentum in de magnetosfeer, " zei Nykyri, een professor in de natuurkunde en een onderzoeker bij het Center for Space and Atmospheric Research in Embry-Riddle's Daytona Beach, Fla., campus. "Fluctuaties in zonnewind beïnvloeden hoe snel de KH-golven groeien en hoe groot ze worden."

Wanneer zonnewindsnelheden hoger zijn, de schommelingen zijn krachtiger, Nykyri meldde, en ze zaaien grotere ruimte-orkanen die meer plasma kunnen transporteren.

Het verkrijgen van diepere inzichten in hoe zonnewindomstandigheden ruimte-orkanen beïnvloeden, kan op een dag een betere voorspelling van het ruimteweer opleveren en de weg vrijmaken voor veiligere satellietnavigatie door stralingsgordels, zei Nykyri. Dit komt omdat zonnewind ultra-lage frequentie (ULF) golven kan opwekken door KH-instabiliteit te veroorzaken, die stralingsgordeldeeltjes kunnen activeren.

Ruimte-orkanen zijn universele fenomenen, die voorkomen bij de grenslagen van coronale massa-ejecties - gigantische plasmaballen die uit de hete atmosfeer van de zon uitbarsten - in de magnetosferen van Jupiter, Saturnus en andere planeten, merkte Nykyri op.

"KH-golven kunnen de richting en eigenschappen van coronale massa-ejecties veranderen, die uiteindelijk het ruimteweer nabij de aarde beïnvloeden, Nykyri legde uit. "Voor nauwkeurige voorspelling van het ruimteweer, het is cruciaal om de gedetailleerde mechanismen te begrijpen die de groei en eigenschappen van ruimte-orkanen beïnvloeden."

Verder, naast het spelen van een rol bij het transporteren van energie en massa, een recente ontdekking door Nykyri en haar afgestudeerde student Thomas W. Moore laat zien dat KH-golven ook een belangrijke manier zijn om plasma met miljoenen graden Fahrenheit te verwarmen (Moore et al., Natuurfysica , 2016), en kan daarom belangrijk zijn voor coronale zonnewarmte. Het kan ook worden gebruikt voor het genereren van transportbarrières in fusieplasma's.

Voor het huidige onderzoek simulaties waren gebaseerd op zeven jaar aan metingen van de amplitude en snelheid van zonnewindfluctuaties aan de rand van de magnetosfeer, zoals vastgelegd door NASA's THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) ruimtevaartuig.