Met hulp van enkele monstergolven Dit NASA Solar Dynamics Observatory-beeld van de zon benadrukt de magnetische zonnecorona en een krachtige zonnevlam die op de ledemaat uitbarst. NASA/SDO

De zon is een extreem kosmische omgeving waar oververhitte gassen broeien en zonnevlammen exploderen met de energie van miljoenen kernkoppen. Onlangs, astronomen hebben Rossby-golven ontdekt die door deze helse omgeving kabbelen. Deze planetaire golven werden voor het eerst geïdentificeerd in de gematigde atmosfeer van de aarde in 1939, en ze zijn immens - denk aan mondiale schaal in plaats van strandschaal.

Bovendien, de ontdekking van Rossby-golven in de zonnecorona zou ons uiteindelijk kunnen helpen voorspellen wanneer de volgende grote zonnestorm ons zal treffen. De astronomen publiceerden hun bevindingen op 27 maart in Nature Astronomy, 2017.

Voordat we in de golven van Rossby komen, hier is een klein achtergrondverhaal:de aarde en de zon hebben een complexe en vaak gewelddadige relatie. Onze dichtstbijzijnde ster pompt continu enorme hoeveelheden hete, geïoniseerd gas (plasma genoemd) de ruimte in als de zonnewind, en alle planeten in het zonnestelsel voelen de effecten van deze gestage stroom. Een mooi effect is de interactie tussen zonnewinddeeltjes en de bovenste atmosfeer van de aarde - ionen regenen neer op hoge breedtegraden, vaak spectaculaire aurorae creëren, algemeen bekend als het Noorder- en Zuiderlicht.

Maar explosieve gebeurtenissen, zoals zonnevlammen en coronale massa-ejecties - in feite enorme bellen van gemagnetiseerde, oververhit plasma kan dramatische en vaak onvoorspelbare effecten hebben op de magnetosfeer van onze planeet (het wereldwijde magnetische veld) wanneer het wordt geraakt. Deze effecten staan ​​gezamenlijk bekend als 'ruimteweer'. Aan het uiterste einde van de schaal, zonnestormen kunnen grote schade aanrichten - satellieten doden, wereldwijde communicatie uitschakelen en zelfs elektriciteitsnetten overbelasten.

Geen wonder dus dat zonneastronomen onze zon in meer detail dan ooit tevoren hebben bestudeerd om te voorspellen wat onze zon ons de volgende keer te wachten staat en ons te helpen voorbereiden op guur ruimteweer - net zoals een meteoroloog ons zou waarschuwen voor een inkomende orkaan.

Een ongeëvenaard zonnebeeld

De detectie van deze golven op de zon kwam niet als een verrassing voor zonnefysicus Scott McIntosh, die werkt bij het National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Boulder, Colorado, en is de hoofdauteur van de studie.

"Het is tenslotte een grote draaiende bal, " hij legt uit, verwijzend naar het feit dat Rossby-golven van nature worden gevormd door de Coriolis-kracht die inwerkt op grote roterende vloeistofbollen, zoals de atmosfeer en de oceanen van de aarde. Ze hebben een krachtige invloed op onze klimaat- en weersystemen, en worden geassocieerd met straalstromen en drukgebieden op grote hoogte. Rossby-golven zijn zelfs waargenomen op Mars en Venus. Op de zon, echter, deze golven worden niet aangedreven door atmosferische druksystemen, maar eerder door magnetische activiteit - activiteit die een aanjager is van ruimteweer.

Ons zicht op de zon is lange tijd een onmiskenbaar uitzicht op de aarde geweest, maar met de toevoeging van STEREO hebben we voor het eerst, een heel uitzicht op de zon. Dit is van cruciaal belang als we ooit de werking van de magnetische velden van de zon echt willen begrijpen, de aanjagers van ruimteweer.C. Alex Jong, zonne fysicus, NASA's Goddard Space Flight Center

Tot nu, het volgen van golven van deze omvang op de zon was erg moeilijk, dus wendde het team van McIntosh zich tot waarnemingsgegevens van het tweeling NASA Solar and Terrestrial Relations Observatory (STEREO) ruimtevaartuig en NASA's Solar Dynamics Observatory (SDO). Die gegevens gaven het team van McIntosh een 360-graden zicht rond de zon om de bewegingen van coronale "heldere punten" van alle kanten tegelijkertijd te volgen. Die lichtpuntjes Het team van McIntosh richtte zich op de hele zonnecorona en zijn gerelateerd aan kleine magnetische gebieden in de lagere atmosfeer van de zon.

Toen McIntosh en zijn team gegevens van 2010 tot 2013 van STEREO en SDO analyseerden, gelijktijdig meten van alle kanten van de zon, enorme golfachtige pulsaties werden gedurende vele maanden gevolgd in de lagere atmosfeer van de zon. Groepen lichtpunten bewogen sneller naar het westen dan het onderliggende materiaal; typisch gedrag voor Rossby-golven.

Ruimteweertriggers

OKE, dus nu we zeker weten dat Rossby-achtige golven rond de zon rimpelen, hoe kunnen we ze gebruiken?

"We weten dat grote uitbarstingen en CME's zich in lengtegraad clusteren, breedtegraad en tijd - hun clustering is nauw verbonden met pieken in de opkomst van [magnetische] fluxen - die pieken hebben waarschijnlijk te maken met het feit dat het grootste deel van het magnetisme tevoorschijn komt waar er al sterk magnetisme is, "voegt hij eraan toe. "Dus, als je weet waar het veld is, en waar het het meest waarschijnlijk zal uitbarsten, je kunt een goede basis krijgen voor ... waar uitbarstingen het meest waarschijnlijk zullen plaatsvinden."

De zon ondergaat een cyclus van ongeveer 22 jaar, toenemend en afnemend in magnetische activiteit, van "zonneminimum" (wanneer het aantal zonnevlekken en affakkelactiviteit laag is) tot "zonnemaximum" (wanneer het aantal zonnevlekken zijn piek bereikt en de affakkelactiviteit hoog is) en dan weer terug naar het zonneminimum. De lichtpuntjes rimpelen tijdens deze cyclus door de corona en zijn, interessant, het meest voorkomend tijdens het zonneminimum. Aangezien deze kenmerken nauw verband houden met de interne magnetische dynamo van de zon en zijn natuurlijke cyclus, deze studie verbindt de interne magnetische activiteit met activiteit op het oppervlak, mogelijk de sleutel tot het verfijnen van ruimteweersvoorspellingen.

"Ons zicht op de zon is lange tijd een onmiskenbaar uitzicht op de aarde geweest, maar met de toevoeging van STEREO hebben we voor het eerst, een heel uitzicht op de zon, " zonnefysicus C. Alex Young, bij NASA's Goddard Space Flight Center, vertelt HowStuffWorks.

"Dit is van cruciaal belang als we ooit de werking van de magnetische velden van de zon echt willen begrijpen, de aanjagers van ruimteweer."

McIntosh is het daarmee eens, erop wijzend dat continue, 360 graden uitzicht op de zon zijn essentieel:"We MOETEN dit doen, voer ALTIJD de magnetische veldmetingen uit om het 'probleem van het ruimteweer' voor te zijn.'

Helaas, NASA verloor in 2014 het contact met een van de STEREO-ruimtevaartuigen. Hoewel onlangs de beperkte communicatie met de sonde werd hersteld, zijn levensduur is waarschijnlijk voorbij. Achteloos, de bevestiging van deze monstergolven die door de corona kronkelen, onderstreept de noodzaak van continue monitoring van de zon als we echt nauwkeurige zonnemeteorologen willen worden.

Dat is nu een hoop geld

Mocht het ergste gebeuren, en een historische coronale massa-ejectie overvalt ons, sommige schattingen suggereren dat de resulterende schade de Amerikaanse economie $ 42 miljard zou kunnen kosten per dag .