Detta är en konstnärs koncept av jordens globala magnetfält med bågschocken. Jorden är i mitten av bilden, omgiven av dess magnetfält, representerad av lila linjer. Bågschocken är den blå halvmånen till höger. Många energiska partiklar i solvinden, representerade i guld, avböjs av jordens magnetiska "sköld".
(Bild: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)
Solvinden strömmar plasma och partiklar från solen ut i rymden. Även om vinden är konstant, är dess egenskaper inte. Vad orsakar denna ström, och hur påverkar den jorden?
Blåsig stjärna
Korona, solens yttre lager, når temperaturer upp till 2 miljoner grader Fahrenheit (1,1 miljoner grader Celsius). På denna nivå kan solens tyngdkraft inte hålla fast vid de snabbt rörliga partiklarna, och de strömmar bort från stjärnan.
Solens aktivitet förskjuts under loppet av sin 11-åriga cykel, med solfläcknummer, strålningsnivåer och utkastat material förändras över tid. Dessa förändringar påverkar solvindens egenskaper, inklusive dess magnetfält, hastighet, temperatur och densitet. Vinden skiljer sig också beroende på var på solen den kommer ifrån och hur snabbt den delen roterar.
Solvindens hastighet är högre över koronala hål och når hastigheter upp till 800 mil (800 kilometer) per sekund. Temperaturen och densiteten över koronala hål är låg och magnetfältet är svagt, så fältlinjerna är öppna för rymden. Dessa hål inträffar vid polerna och låga breddegrader och når sin största när aktivitet på solen är som minimum. Temperaturerna i den snabba vinden kan nå upp till 1 miljon F (800 000 C).
Vid koronströmmarbältet runt ekvatorn går solvinden långsammare, cirka 300 mil per sekund. Temperaturerna i den långsamma vinden når upp till 2,9 miljoner F (1,6 miljoner C).
Solen och dess atmosfär består av plasma, en blandning av positiva och negativt laddade partiklar vid extremt höga temperaturer. Men när materialet lämnar solen, som bärs av solvind, blir det mer gasliknande.
"När du går längre från solen sjunker magnetfältstyrkan snabbare än materialets tryck gör," sa Craig DeForest, en solfysiker vid Southwest Research Institute (SwRI) i Boulder, Colorado, i ett uttalande. "Så småningom börjar materialet fungera mer som en gas och mindre som en magnetiskt strukturerad plasma."
Påverkar jorden
När vinden rör sig från solen bär den laddade partiklar och magnetiska moln. En del av solvinden släpps ut i alla riktningar och ständigt buffrar vår planet med intressanta effekter.
Om materialet som transporteras av solvinden nådde en planets yta, skulle dess strålning skada all liv som kan existera. Jordens magnetfält tjänar som en sköld, som omdirigerar materialet runt planeten så att det strömmar bortom det. Vindkraften sträcker ut magnetfältet så att det släpps inåt på solsidan och sträcker sig ut på nattsidan.
Ibland spolar solen ut stora skador av plasma som kallas coronal mass ejections (CMEs) eller solstormar. Mer vanligt under den aktiva cykelperioden, så kallad solmaksimum, har CME: er en starkare effekt än den normala solvinden. [Foton: Fantastiska foton av solfällningar och solstormar]
"Solutkast är de mest kraftfulla drivkrafterna för anslutningen mellan solen och jorden", säger NASA på sin webbplats för Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). "Trots deras betydelse förstår forskare inte helt CME: s ursprung och utveckling, inte heller deras struktur eller omfattning i det interplanetära rymden." STEREO-uppdraget hoppas kunna förändra det.
När solvinden bär CME och andra kraftfulla strålningsutbrott i en planet magnetiska fält, kan det få magnetfältet på baksidan att pressa ihop, en process som kallas magnetisk återanslutning. Laddade partiklar strömmar sedan tillbaka mot planetens magnetiska poler, vilket orsakar vackra skärmar kända som aurora borealisin i den övre atmosfären. [Foton: Amazing Auroras of 2012]
Även om vissa kroppar är skyddade av ett magnetfält, saknar andra deras skydd. Jordens måne har inget som skyddar den, så tar hela skit. Merkurius, den närmaste planeten, har ett magnetfält som skyddar den från den vanliga standardvinden, men den tar full kraft av kraftigare utbrott som CME.
När höghastighets- och låghastighetsströmmarna interagerar med varandra skapar de täta regioner kända som samroterande interaktionsregioner (CIR) som utlöser geomagnetiska stormar när de interagerar med jordens atmosfär.
Solvinden och de laddade partiklarna som den bär kan påverka jordens satelliter och GPS (GPS). Kraftfulla skurar kan skada satelliter eller kan driva GPS-signaler för att stängas av med tiotals meter.
Solvinden flirar alla planeter i solsystemet. NASA: s nya horisontuppdrag fortsatte att upptäcka det när det färdades mellan Uranus och Pluto.
"Hastighet och densitet genomsnitt tillsammans när solvinden rör sig ut," sade Heather Elliott, rymdforskare vid SwRI i San Antonio, Texas, i ett uttalande. "Men vinden värms fortfarande av komprimering när den rör sig, så att du kan se bevis på solens rotationsmönster i temperaturen även i det yttre solsystemet.
Studerar solvinden
Vi har känt till solvinden sedan 1950-talet, men trots dess omfattande effekter på jorden och på astronauter, vet forskare fortfarande inte hur det utvecklas. Flera uppdrag under de senaste decennierna har försökt förklara detta mysterium.
Lanserad den 6 oktober 1990 studerade NASA: s Ulysses-uppdrag solen på olika breddegrader. Den mätte de olika egenskaperna hos solvinden under mer än ett dussin år.
ACE-satellitbanan Advanced Advanced Composition Explorer går i en av de speciella punkterna mellan Jorden och solen känd som Lagrange-punkten. I detta område drar tyngdekraften från solen och planeten lika och håller satelliten i en stabil bana. ACE, som startades 1997, mäter solvinden och ger realtidsmätningar av konstant flöde av partiklar.
NASA: s tvillingfartyg, STEREO-A och STEREO-B studerar solkanten för att se hur solvinden är född. STEREO, som inleddes i oktober 2006, har gett "en unik och revolutionerande bild av sun-Earth-systemet", enligt NASA.
Ett nytt uppdrag hoppas lysa på solen och dess solvind. NASAs Parker Solar Probe, planerad att lanseras sommaren 2018, syftar till att "röra solen." Efter flera år med nära kretsar om stjärnan kommer sonden att doppa ned i koronaen för första gången genom att använda en kombination av avbildning och mätningar för att revolutionera förståelsen av koronaen och öka förståelsen för solvindens ursprung och utveckling.
"Parker Solar Probe kommer att besvara frågor om solfysik som vi har undrat över i mer än sex decennier," säger Parker Solar Probe Project forskare Nicola Fox från Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. "Det är ett rymdskepp laddat med tekniska genombrott som kommer att lösa många av de största mysterierna om vår stjärna, inklusive att ta reda på varför solens korona är så mycket varmare än ytan."
Ytterligare resurser
- Realtid solvind (NOAA / Space Weather Prediction Center)
- 3-dagarsprognos (NOAA / Space Weather Prediction Center)
- Veckans höjdpunkter och 27-dagarsprognos (NOAA / Space Weather Prediction Center)
