Model pogody kosmicznej symuluje nieoczekiwane burze słoneczne

Nasze stale zmieniające się Słońce bezustannie wyrzuca w przestrzeń kosmiczną mnóstwo swojej materii. Najbardziej imponującymi zjawiskami tego typu są koronalne wyrzuty masy (CME, ang. coronal mass ejections), w których masywne obłoki materii odrywają się od powierzchni Słońca.  Owe burze słoneczne często poprzedzone są swego rodzaju ostrzeżeniami – jasnymi rozbłyskami, błyskami gorąca lub strumieniami energetycznych cząstek. Jednak naukowców od dawna intrygował drugi rodzaj burzy słonecznej – pozbawiony typowych znaków ostrzegawczych: pojawiają się znikąd, stąd naukowcy nazywają je niewidzialnymi CME (ang. stealth CME).

Międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez Space Sciences Laboratory na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley i finansowany częściowo przez NASA opracował model, który symuluje ewolucję tych niewidzialnych burz słonecznych. Naukowcy podczas prac opierali się na danych zebranych przez sondy STEREO oraz SOHO, dzięki którym mogli dokładnie dopasować swoje modele do rzeczywistych obserwacji prowadzonych przez sondy kosmiczne. Wyniki badań pokazują jak powolny i spokojny proces może nieoczekiwanie doprowadzać do powstania splątanej masy pola magnetycznego do Słońca, która nagle odrywa się i ucieka w przestrzeń kosmiczną – bez żadnego ostrzeżenia.

W przeciwieństwie do typowych CME, które uciekają ze Słońca z prędkością nawet 2900 km/s, niewidzialne CME przemieszczają się ze spokojną prędkością rzędu 400-700 km/s. To prędkość porównywalna do bardziej powszechnego wiatru słonecznego, ciągłego strumienia naładowanych cząstek emitowanych przez Słońce. Przy tej prędkości, niewidzialne CME nie są wystarczająco silne, aby jakoś znacząco wpływać na pogodę kosmiczną, ale z uwagi na ich wewnętrzną strukturę magnetyczną, mogą wciąż przyczyniać się do niewielkich-średnich zaburzeń pola magnetycznego Ziemi.

Aby odkryć pochodzenie niewidzialnych CME naukowcy opracowali model pola magnetycznego Słońca, w którym symulowali jego siłę i ruch w atmosferze gwiazdy. Kluczową cechą modelu było uwzględnienie rotacji różnicowej Słońca (różne części Słońca rotują z różną prędkością). W przeciwieństwie do Ziemi, która rotuje jako ciało stałe, Słońce rotuje szybciej w pobliżu równika niż na biegunach.

Stworzony przez naukowców model wykazał, że rotacja różnicowa powoduje rozciąganie pola magnetycznego Słońca w różnym tempie w różnych miejscach. Naukowcom udało się dowieść, że ten ciągły proces generuje wystarczająco dużo energii, aby doprowadzić do emisji niewidzialnych CME w ciągu zaledwie dwóch tygodni. Rotacja Słońca stopniowo napręża linie pola magnetycznego z czasem rozciągając je w spiralę energii, która w pewnym momencie odrywa się od powierzchni Słońca jako masywny bąbel poplątanych linii pola magnetycznego – i bez ostrzeżenia – niewidzialne CME powoli zaczyna oddalać się od Słońca.

Tego typu modele komputerowe wspomagają naukowców na drodze do zrozumienia wpływu Słońca na bliskie otoczenie Ziemi, a tym samym pomagają nam poprawić zdolność przewidywania pogody kosmicznej. Artykuł opisujący wyniki badań został opublikowany 5 listopada 2016 roku w periodyku Journal of Geophysical Research.

Źródło: Goddard Space Flight Center

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1002/2016JA023432

Komentarze

comments