Zou het niet geweldig zijn als zonnefysici zonnestormen zouden kunnen voorspellen, net zoals meteorologen orkanen voorspellen? Nou, nu kunnen ze misschien. De twee STEREO-observatoria van NASA hebben de eerste 3D-metingen gedaan van zonnetexplosies, bekend als coronale massa-ejecties (CME's), waardoor wetenschappers hun grootte en vorm kunnen zien en ze kunnen afbeelden terwijl ze ongeveer 150 miljoen mijl van de zon naar de aarde reizen. Met STEREO kunnen wetenschappers nu beelden van zonnestormen vastleggen en real-time metingen van hun magnetische velden uitvoeren, net zoals satellieten voorspellers de ontwikkeling van een orkaan laten zien. Uitbarstingen van de buitenste atmosfeer van de zon, of corona, kunnen grote schade aanrichten aan satellieten (en astronauten) in een baan om de aarde of kunnen grote stromen veroorzaken in elektriciteitsnetten op aarde, wat kan leiden tot stroomstoringen of black-outs.
"We kunnen nu een CME zien vanaf het moment dat het het zonne-oppervlak verlaat totdat het de aarde bereikt, en we kunnen het evenement rechtstreeks vanuit de beelden in 3D reconstrueren", zegt Angelos Vourlidas, een zonnefysicus bij het Naval Research Laboratory, Washington, en projectwetenschapper voor de Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation aan boord van STEREO. Bekijk in de video hierboven enkele van de 3D-beelden en hoor Vourlidas praten over de nieuwe bevindingen.
[/onderschrift]
CME's spuiten miljarden tonnen plasma de ruimte in met duizenden kilometers per uur en dragen een deel van het magnetische veld van de zon mee. Deze zonnewolken veroorzaken een schokgolf en een grote, bewegende storing in het zonnestelsel. De schok kan sommige deeltjes in de ruimte versnellen tot hoge energieën, een vorm van 'zonnekosmische straling' die gevaarlijk kan zijn voor ruimtevaartuigen en astronauten. Het CME-materiaal, dat dagen later arriveert, kan het magnetische veld van de aarde of de magnetosfeer en de bovenste atmosfeer verstoren.
STEREO bestaat uit twee bijna identieke observatoria die gelijktijdig observaties van CME's maken vanuit twee verschillende gezichtspunten. Het ene observatorium 'leidt' de aarde in zijn baan rond de zon, terwijl het andere observatorium de planeet 'volgt'. De twee uitkijkpunten van STEREO bieden een uniek beeld van de anatomie van een zonnestorm terwijl deze zich ontwikkelt en naar de aarde reist. Zodra de CME in de baan van de aarde aankomt, nemen sensoren op de satellieten in situ metingen van de zonnestormwolk, wat een 'grondwaarheid' oplevert tussen wat op afstand werd gezien en wat echt is binnen de CME.
De combinatie geeft zonnefysici tot nu toe het meest volledige inzicht in de innerlijke werking van deze stormen. Het betekent ook een grote stap om te voorspellen wanneer en hoe de impact op aarde zal worden gevoeld. De scheidingshoek tussen de satellieten stelt onderzoekers in staat een CME in drie dimensies te volgen, iets wat ze de afgelopen jaren verschillende keren hebben gedaan omdat ze hebben geleerd deze nieuwe ruimteweer-tool te gebruiken.
"De metingen in situ van STEREO en andere bijna-aardse ruimtevaartuigen koppelen de fysische eigenschappen van de ontsnappende CME aan de afgelegen beelden", zegt Antoinette "Toni" Galvin, een zonnefysicus aan de Universiteit van New Hampshire, en de hoofdonderzoeker van STEREO's Plasma en suprathermische ionensamenstelling (PLASTIC) instrument. "Dit helpt ons om te begrijpen hoe de interne structuur van de CME is gevormd en om de impact op de aarde beter te voorspellen."
Tot nu toe konden CME's in de buurt van de zon worden afgebeeld, maar de volgende metingen moesten wachten tot de CME-wolk drie tot zeven dagen later op aarde arriveerde. STEREO's real-time beelden en metingen geven wetenschappers een schat aan informatie - snelheid, richting en snelheid - van een CME-dag eerder dan met eerdere methoden. Als gevolg hiervan is er meer tijd beschikbaar voor energiebedrijven en satellietexploitanten om zich voor te bereiden op mogelijk schadelijke zonnestormen.
Net zoals de vernietigende kracht van een orkaan afhangt van de richting, grootte en snelheid, hangt de ernst van de effecten van een CME af van de grootte en snelheid, en ook of deze een directe of schuine slag maakt in de baan van de aarde.
CME's verstoren de ruimte die wordt gedomineerd door het magnetische veld van de aarde. Verstoringen van de magnetosfeer kunnen de felgekleurde dansende lichten veroorzaken die bekend staan als aurora's of Northern and Southern Lights. Hoewel deze displays onschadelijk zijn, geven ze aan dat de bovenste atmosfeer en de ionosfeer van de aarde in beroering zijn.
Zonnestormen kunnen de communicatie tussen grondstations en satellieten, vliegtuigpiloten en astronauten verstoren. Radioruis van een storm kan ook de mobiele telefoondienst verstoren. Verstoringen in de ionosfeer veroorzaakt door CME's kunnen de nauwkeurigheid van GPS-navigatie (Global Positioning System) verstoren en in extreme gevallen zwerfstromen veroorzaken in lange kabels en stroomtransformatoren op de grond.
Het dubbele STEREO-ruimtevaartuig werd op 25 oktober 2006 gelanceerd in de baan van de aarde rond de zon.
Bronnen: NASA, APL
