SOHO-bild av solen som visar magnetfält (gula linjer) och solvinden (röda pilar). Bildkredit: NASA / ESA. Klicka för att förstora.
Ett lager djupt i solatmosfären kan användas för att uppskatta hastigheten på solvinden, en ström av elektrifierad gas som ständigt blåser från solen. Uppskattning av solvindens hastighet kommer att förbättra rymdväderprognoserna, vilket kommer att hjälpa människors utforskning av planeterna.
Solvinden flödar från solens heta, tunna, yttre atmosfär, ”koronaen”. Forskarna blev förvånade över att upptäcka att strukturen i solens kallare, tätare lägre atmosfär, kallad kromosfären, kunde användas för att uppskatta solvindens hastighet.
Detta var oväntat eftersom solvinden är ett fenomen av korona, och kromosfären är så djup - det är skiktet precis ovanför solens synliga yta. "Det är som att upptäcka att källan till floden Nilen är ytterligare 500 mil inåt landet," sade Dr. Scott McIntosh från Southwest Research Institute, Boulder, Colo., Huvudförfattare till en artikel om denna forskning som publicerades 10 maj i Astrophysical Journal.
Det nya arbetet lovar att öka noggrannheten i prognoser för rymdstrålning. Solen släpper ibland miljontals sprängningar av elektrifierad gas, kallad koronala massutkast (CME), ut i rymden med miljoner mil (kilometer) per timme. Om en snabb CME plöjer genom långsam solvind bygger det upp en chock framför CME som påskyndar de elektriskt laddade solvindpartiklarna. Dessa snabba partiklar kan störa satelliter och är farliga för oskyddade astronauter.
"Precis som att veta mer detaljer om atmosfären hjälper till att förutsäga intensiteten hos en orkan, så vet att solvindens hastighet hjälper till att bestämma intensiteten av rymdstrålningsstormar från CME," sa medförfattaren Dr. Robert Leamon från L-3 Statliga tjänster vid NASA: s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Liksom vind på jorden är solvinden luftig och sträcker sig i hastighet från cirka 750 000 miles per timme (cirka 350 km / sekund) till 1,5 miljoner miles per timme (700 km / sekund).
Eftersom solvinden består av elektriskt laddade partiklar svarar den på magnetfält som genomsyrar solatmosfären. Solvindpartiklar flyter längs osynliga linjer med magnetisk kraft som bilar på en motorväg. När magnetfältlinjerna böjs rakt ut i rymden, som de gör i ”koronala hål” -regioner, fungerar solvinden som bilar på en dragremsa, tävlar med hög hastighet. När magnetfältlinjerna böjer sig kraftigt tillbaka till solytan, som mönstret med järnfilningar runt en stångmagnet, fungerar solvinden som bilar i stadstrafiken och dyker upp relativt långsamt. Forskare har känt till detta i över trettio år och använt det för att ge en rå uppskattning för solvindens hastighet - antingen snabbt eller långsamt.
I det nya arbetet har teamet bundit solvindens hastighet när den blåser förbi jorden till variationer djupare i solatmosfären än vad som tidigare upptäckts (eller till och med förväntats). Genom att mäta tiden det tog för en ljudvåg att resa mellan två höjder i kromosfären kunde de fastställa att kromosfären effektivt är "sträckt tunn" under koronala hål med sina öppna magnetfält, men komprimerade under magnetiskt stängda områden.
Teamet använde observationen för att härleda ett kontinuerligt utbud av solvindhastigheter från kromosfärens struktur. Ju bredare det kromosfäriska lagret är, desto mer tillåts det att expandera med öppna magnetfält och desto snabbare kommer solvinden att blåsa. Denna nya metod är mer exakt än den gamla ”snabba eller långsamma” uppskattningen.
NASA: s Transition Region and Coronal Explorer (TRACE) rymdskepp användes för att mäta hastigheten på ljudvågor i kromosfären, och NASA: s rymdskepp avancerad komposition Explorer (ACE) användes för att mäta solens vindhastighet när det blåste av jorden. Att jämföra data från de två rymdskeppet gav anslutningen.
”Före denna upptäckt kunde vi bara bestämma solvindhastigheten från rymdskepp som var ungefär i linje mellan jorden och solen, som ACE, WIND och Solar and Heliospheric Observatory. Denna rymdfarkostfartyg placerades längs linjen Earth-Sun eftersom vi behöver veta om rymdvädret som kommer till vår väg. Men jämfört med storleken på vårt solsystem är detta ett mycket smalt intervall; det är som att titta igenom ett brusstrå. Med denna upptäckt kan vi använda TRACE för att bygga upp bilder som kan förutsäga solvindhastigheten i hela halva solsystemet, säger Dr. Joe Gurman, en solforskare vid NASA Goddard.
Originalkälla: SWRI News Release
