Wetenschap
De zon barstte dit weekend los en wierp elektromagnetische straling richting de aarde, waardoor de hemel zelfs werd verlicht met spectaculaire aurora borealis. Voor het eerst volgde ESA's onwaarschijnlijke ruimteweerduo SMOS en Swarm de zware zonnestorm, die het magnetische veld van de aarde vervormde.
Ruimteweer – elektromagnetische straling en deeltjes die door de zon worden uitgezonden in de vorm van zonnevlammen en coronale massa-ejecties (CME’s) – kunnen zowel verblinden als vernietigen. Het kan ontzagwekkende aurorae veroorzaken, maar kan ook satellieten, communicatie- en zelfs elektriciteitsnetwerken uitschakelen.
Zaterdag 23 maart 2024 liet de zon vroeg een sterke X1.1 zonnevlam los, het krachtigst mogelijke type, vanuit een bijzonder actief gebied dat rechtstreeks naar de aarde wijst.
Het nieuws over een daarmee gepaard gaande coronale massa-ejectie (CME), die recht op ons afkomt, heeft zowel poollichtjagers als ruimteweerwetenschappers zeer alert gemaakt.
Voor zwermwetenschappers die het magnetische veld van de aarde monitoren, was dit de perfecte kans om de nieuwe bijna realtime gegevens van de drie satellietenconstellatie goed te gebruiken.
Elke Swarm-satelliet heeft een magnetometer om de sterkte van het magnetische veld van de aarde te meten. Dit magnetische veld verandert voortdurend en reageert bijzonder sterk op ruimteweergebeurtenissen.
De CME arriveerde veel eerder dan verwacht en veroorzaakte een geomagnetische storm die op zondagmiddag 24 maart een zware omvang bereikte.
Omdat de gegevens snel beschikbaar kwamen, was Swarm Alpha de eerste van de lage satellieten in een baan om de aarde die veranderingen in het magnetische veld van de aarde meette, zoals gerapporteerd door Eelco Doornbos van het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI).
Swarm Bravo bood al snel een ander perspectief en liet grote veranderingen zien in het magnetische veld van de aarde, dat tijdens zijn piek lagere breedtegraden bereikte.
Hoewel de storm van relatief korte duur was, was de verstoring van het magnetische veld van de aarde ongelooflijk sterk, en de gevolgen worden nog steeds geanalyseerd.
Volgens het Space Weather-bureau van ESA heeft het actieve gebied van de zon dat verantwoordelijk is, sindsdien nog meer M-klasse zonnevlammen afgegeven, die niet zo sterk zijn – en is er een kans van 40% op een verdere X-klasse zonnevlam in de komende dagen.
Verrassend genoeg was de Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS)-satelliet van ESA een van de eersten die de radio-uitbarsting op zonne-energie in verband met de zonnevlam kon vastleggen.
Het belangrijkste instrument van SMOS is een interferometerradiometer, bekend als Miras, die normaal gesproken "L-band" radiogolven detecteert die vanaf de aarde worden uitgezonden. Hierdoor kunnen we geofysische parameters meten, zoals bodemvocht, het zoutgehalte van het zeeoppervlak en de dikte van het zee-ijs.
Vanwege zijn positie in een baan om de aarde heeft de antenne van SMOS echter ook de zon in zijn gezichtsveld – en bij zonnevlammen komen ook radiogolven vrij.
Voor aardobservatie worden deze signalen als ruis verwijderd. Maar ruimteweerwetenschappers hadden andere ideeën. Met bijna 24 uur per dag vrijwel realtime monitoring van de zon kan SMOS de effecten van zonnevlammen op het mondiale navigatiesatellietsysteem (GNSS) detecteren, evenals op vluchtradar en L-bandcommunicatie.
Het is erg handig om over deze bijna realtime informatie te beschikken. Na een bijzonder sterke zonnevlam in december 2023 verloren een aantal satellieten het GPS-contact met grondstations in Zuid-Amerika. SMOS kon de oorzaak achterhalen en deze in verband brengen met de gebeurtenis op zonne-energie.
"Na 14 jaar heeft SMOS nog steeds veel meer trucjes in petto", zegt Klaus Scipal, missiemanager van SMOS. "De veelzijdigheid ervan is, net als die van alle Earth Explorers, enorm indrukwekkend en het voortdurende potentieel voor het monitoren van het ruimteweer is inderdaad heel opwindend."
Wanneer een CME de magnetosfeer van de aarde raakt, kunnen we de effecten zien als aurora's die de poolhemel verlichten. De Swarm-satellieten registreren ondertussen de kromming van het magnetische veld van de aarde. We zien vaak een veel sterker magnetisch veld hoog boven de polen, en een aanzienlijke verzwakking op de evenaar.
Hoewel de zonnevlam van 23 maart – en de daarmee gepaard gaande zonnestorm op 24 maart – krachtig was, is het niet altijd zo dat er een grote geomagnetische storm op aarde zal plaatsvinden.
Niet elke grote zonnevlam gaat gepaard met een significante CME, niet elke CME zal de aarde rechtstreeks treffen, en zelfs als dat wel het geval is, variëren de effecten.
Wat de Swarm-satellieten detecteren, hangt van veel factoren af, zoals energie, de oriëntatie van het magnetische veld van de zon en hoeveel geladen deeltjes via de polen de atmosfeer van de aarde binnendringen.
Het is iets waar we nog veel over moeten leren – en waarom dit nieuwe ruimteweerduo handig is voor wetenschappers die proberen te begrijpen wat er tussen de zon en de aarde gebeurt.
"Het is geweldig dat we nu bijna in realtime de samengevoegde informatie van SMOS en Swarm kunnen zien", zegt Swarm Mission Manager Anja Strømme. "Het is spannend, vooral tijdens het meest actieve deel van de zonnecyclus, om te zien wat we dankzij deze complementaire waarnemingen zouden kunnen ontdekken."
Earth Explorers tonen hun veelzijdigheid
De SMOS- en Swarm-missies maken deel uit van ESA's Earth Explorer-familie. Deze satellieten zijn vliegende laboratoria die baanbrekende nieuwe aardobservatietechnologieën testen.
Beide missies hebben veel langer geduurd dan hun oorspronkelijke opdracht, waarbij gegevens nog steeds een integraal onderdeel blijken te zijn van het dagelijks leven. SMOS-gegevens worden bijvoorbeeld gebruikt bij orkaanvoorspellingen, terwijl Swarm-gegevens uw smartphone helpen het noorden te bepalen.
Deze nieuwste vooruitgang markeert opnieuw een indrukwekkende en actuele toevoeging aan het portfolio van beide missies.
De zon, die pieken en dalen in activiteit kent, bereikt momenteel zijn 'zonnemaximum' in 2025. Dat betekent dat we de komende maanden waarschijnlijk sterkere zonnevlammen zullen zien, en regelmatiger periodes van ruimteweer.
Omdat SMOS direct detecteert wat er op de zon gebeurt, vooraf waarschuwt voor GNSS-verstoring, en Swarm aanvullende gegevens levert over wat er dichter bij huis gebeurt, hebben we een uniek nieuw perspectief op het effect van ruimteweer op aarde.
“Ruimteweer kan heel goed van buiten onze planeet afkomstig zijn, maar storingen in navigatie en elektriciteit laten zien dat dit potentieel gevaarlijke gevolgen kan hebben hier op aarde”, zegt Simonetta Cheli, directeur van ESA's aardobservatieprogramma's.
"Het is daarom spannend om te zien hoe twee van onze Earth Explorer-missies worden gecombineerd om zonne-evenementen te monitoren en beter te begrijpen hoe deze onze planeet beïnvloeden. Het toont eens te meer de veelzijdigheid en uitmuntendheid van de Europese aardobservatieprogramma's aan."
Waakzaam blijven
Het monitoren van het ruimteweer is een kernactiviteit van ESA's Space Safety Program, dat binnenkort zal worden versterkt door ESA's Vigil-missie.
Vigil, dat naar verwachting in 2031 wordt gelanceerd, zal de zijkant van de zon in de gaten houden en gebieden met potentieel gevaarlijke zonneactiviteit opmerken voordat ze in het zicht van de aarde draaien.
Vigil levert de eerste 24/7 operationele gegevens vanuit de verre ruimte door ESA, waardoor de waarschuwing vooraf voor belangrijke ruimteweereffecten wordt vergroot van 12 tot 18 uur tot vier tot vijf dagen van tevoren. Het zal ons in staat stellen veel beter voorbereid te zijn op gevaarlijke zonne-evenementen, inclusief potentieel destructieve geomagnetische stormen.
Het zal ons ook veel meer informatie geven over wat er precies op ons pad komt.
Het kan zijn dat we nog een tijdje moeten wachten voordat de resultaten binnenkomen. Omdat Vigil een positie 150 miljoen km achter de aarde inneemt, zal het na de lancering 26 maanden duren voordat er gegevens binnenkomen.
Maar als dat het geval is, zullen we, samen met de informatie uit Swarm en SMOS, beter dan ooit toegerust zijn om de effecten van ruimteweer op het systeem van de aarde te begrijpen.
Geleverd door European Space Agency
Japan probeert maanlander weer tot leven te wekken na tweede maannacht
De kleinste sterbevingen ooit waargenomen
Meer >
Craniologie en frenologie zijn beide praktijken die de conformatie van de menselijke schedel onderzoeken; echter, de twee zijn heel verschillend. Craniologie is de studie van verschillen in vorm, groott
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com