Het oppervlak van de zon straalt energie uit en werpt vaak massa's sterk gemagnetiseerd plasma naar de aarde. Soms zijn deze emissies sterk genoeg om door de magnetosfeer te breken - het natuurlijke magnetische schild dat de aarde beschermt - en schade aan satellieten of elektriciteitsnetten te veroorzaken. Dergelijk ruimteweer kan catastrofale gevolgen hebben.
Astronomen hebben eeuwenlang de activiteit van de zon bestudeerd, tegenwoordig nemen computers een centrale plaats in bij het zoeken naar inzicht in het gedrag van de zon en zijn rol in ruimteweerverschijnselen. De tweeledige PROSWIFT-wet (Promoting Space Weather Research and Observations to Improve Tomorrow's Forecasting) Act, aangenomen in oktober 2020, formaliseert de noodzaak om meer geavanceerde hulpmiddelen voor het voorspellen van het ruimteweer te ontwikkelen.
Ruimteweer lijkt voor velen misschien een probleem in de verte, maar we beseffen misschien pas de gevaren ervan als het te laat is. "We denken er niet over na, maar elektriciteit, communicatie, GPS en alledaagse gadgets kunnen worden beïnvloed door de extreme effecten van ruimteweer", zeggen de onderzoekers. Daarnaast plant de VS missies naar andere planeten en de maan. Dit alles vereist zeer nauwkeurige voorspellingen van ruimteweer - voor het ontwerpen van ruimteschepen en voor het waarschuwen van astronauten voor extreme verschijnselen.
Turbulentie speelt een sleutelrol in de dynamiek van de zonnewind en coronale massa-ejecties. Dit complexe fenomeen heeft vele facetten, waaronder de rol van schokgolfinteractie met turbulentie en ionenversnelling. Het zonneplasma is niet in thermisch evenwicht. In een artikel voor het Astrophysical Journal beschreven de onderzoekers de rol van reverse-capturing ionen bij het versnellen van geladen deeltjes in het universum. Terugkerende ionen van interstellaire of lokale oorsprong worden opgevangen door het gemagnetiseerde plasma van de zonnewind en bewegen radiaal naar buiten van de zon.
Sommige niet-thermische deeltjes kunnen verder worden versneld om zonne-energiedeeltjes te creëren, die vooral belangrijk zijn voor de ruimteweersomstandigheden op aarde en voor mensen in de ruimte. Wetenschappers voerden simulaties uit om dit fenomeen beter te begrijpen en te vergelijken met waarnemingen van de ruimtevaartuigen Voyager 1 en 2, die de buitengrenzen van de heliosfeer aftasten en nu unieke gegevens van het lokale interstellaire medium opleveren.
Een van de belangrijkste gebieden van het voorspellen van ruimteweer is de juiste voorspelling van het optreden van coronale massa-ejecties - de emissie van plasma en het bijbehorende magnetische veld van de zonnecorona - en het bepalen van de richting van het magnetische veld dat het met zich meedraagt. Dit wordt ondersteund door studies van de omgekeerde stroom van ionen, evenals werk gepubliceerd in het Astrophysical Journal in 2020, dat een magnetohydrodynamisch model op basis van een magnetisch harnas gebruikte om het tijdstip van aankomst op aarde en de configuratie van het magnetische veld van een coronale massa-ejectie.
Ook interessant: Voor het eerst heeft NASA's Solar Orbiter-sonde een video opgenomen van een gigantische plasma-ejecta vanaf het oppervlak van de zon
Zonnesonde Parker heeft een instrument – SWEAP – om de zonnewind, elektronen, protonen en alfa te bestuderen. Met elke baan nadert de sonde de zon en levert nieuwe informatie van het instrument over de kenmerken van de zonnewind. Binnenkort zal het voorbij het kritieke gebied gaan, waar de zonnewind supersnel en magnetosoon zal worden, en we zullen informatie hebben over de fysica van zijn versnelling en transport.
Naarmate de sonde en andere nieuwe observatie-instrumenten arriveren, verwachten wetenschappers een schat aan nieuwe gegevens die de ontwikkeling van nieuwe modellen voor het voorspellen van ruimteweer kunnen informeren en stimuleren.
Lees ook: