Solens yta utstrålar energi och skjuter ofta ut massor av starkt magnetiserat plasma till jorden. Ibland är dessa utsläpp tillräckligt starka för att bryta igenom magnetosfären – den naturliga magnetiska skölden som skyddar jorden – och orsaka skada på satelliter eller elnät. Sådant rymdväder kan få katastrofala konsekvenser.
Astronomer har studerat solens aktivitet i århundraden, idag intar datorer en central plats i sökandet efter en förståelse för solens beteende och dess roll i rymdväderfenomen. Den tvådelade PROSWIFT-lagen (Promoting Space Weather Research and Observations to Improve Tomorrow's Forecasting), som antogs i oktober 2020, formaliserar behovet av att utveckla mer avancerade verktyg för rymdväderprognoser.
Rymdvädret kan tyckas vara ett avlägset problem för många, men vi kanske inte inser dess faror förrän det är för sent. "Vi tänker inte på det, men elektricitet, kommunikation, GPS och vardagliga prylar kan påverkas av rymdvädrets extrema effekter", säger forskarna. Dessutom planerar USA uppdrag till andra planeter och månen. Allt detta kräver mycket exakta prognoser av rymdväder - för att designa rymdskepp och för att varna astronauter för extrema fenomen.
Turbulens spelar en nyckelroll i dynamiken i solvinden och koronala massutkastningar. Detta komplexa fenomen har många aspekter, inklusive rollen av stötvågsinteraktion med turbulens och jonacceleration. Solplasman är inte i termisk jämvikt. I en artikel för Astrophysical Journal beskrev forskarna rollen av omvänt-fångande joner för att accelerera laddade partiklar i universum. Returjoner av interstellärt eller lokalt ursprung fångas upp av solvindens magnetiserade plasma och rör sig radiellt utåt från solen.
Vissa icke-termiska partiklar kan accelereras ytterligare för att skapa solenergipartiklar, som är särskilt viktiga för rymdväderförhållandena på jorden och för människor i rymden. Forskare genomförde simuleringar för att bättre förstå detta fenomen och jämföra det med observationer från rymdskepparna Voyager 1 och 2, som undersökte heliosfärens yttre gränser och nu tillhandahåller unika data från det lokala interstellära mediet.
Ett av huvudområdena för att förutsäga rymdväder är den korrekta förutsägelsen av utseendet på koronala massutstötningar - utsläppet av plasma och det medföljande magnetfältet från solkoronan - och bestämma riktningen för magnetfältet som den bär med sig. Detta stöds av studier av det omvända flödet av joner, samt arbete publicerat i Astrophysical Journal 2020, som använde en magnetohydrodynamisk modell baserad på en magnetisk sele för att förutsäga ankomsttiden till jorden och konfigurationen av magnetfältet för en koronal massutkastning.
Också intressant: För första gången spelade NASA:s Solar Orbiter-sond in en video av ett gigantiskt plasmautkast från solens yta
Solsond Parker har ett instrument – SWEAP – för att studera solvinden, elektroner, protoner och alfa. Med varje bana närmar sig sonden solen och ger ny information från instrumentet om solvindens egenskaper. Snart kommer den att passera bortom det kritiska området, där solvinden kommer att bli supersnabb och magnetosonisk, och vi kommer att ha information om fysiken för dess acceleration och transport.
När sonden och andra nya observationsinstrument anländer förväntar sig forskarna en mängd nya data som kan informera och stimulera utvecklingen av nya modeller för att förutsäga rymdväder.
Läs också: