SOHO-afbeelding van de zon met magnetische velden (gele lijnen) en de zonnewind (rode pijlen). Afbeelding tegoed: NASA / ESA. Klik om te vergroten.
Een laag diep in de zonneatmosfeer kan worden gebruikt om de snelheid van de zonnewind te schatten, een stroom van geëlektrificeerd gas dat constant uit de zon blaast. Het schatten van de snelheid van de zonnewind zal de weersvoorspellingen in de ruimte verbeteren, wat de menselijke verkenning van de planeten zal helpen.
De zonnewind stroomt uit de hete, dunne buitenste atmosfeer van de zon, de 'corona'. De onderzoekers waren verrast toen ze ontdekten dat de structuur van de koelere, dichtere lagere atmosfeer van de zon, de chromosfeer genoemd, kan worden gebruikt om de snelheid van de zonnewind te schatten.
Dit was onverwacht omdat de zonnewind een fenomeen van de corona is en de chromosfeer zo diep is - het is de laag net boven het zichtbare oppervlak van de zon. "Het is alsof je ontdekt dat de bron van de rivier de Nijl nog eens 800 kilometer landinwaarts ligt", zegt Dr. Scott McIntosh van het Southwest Research Institute, Boulder, Colo., Hoofdauteur van een paper over dit onderzoek dat op 10 mei in het Astrophysical Journal is gepubliceerd.
Het nieuwe werk belooft de nauwkeurigheid van prognoses voor ruimtestraling te vergroten. De zon lanceert af en toe miljard ton ontploffingen van geëlektrificeerd gas, coronale massa-ejecties (CME's) genoemd, de ruimte in met miljoenen mijlen (kilometers) per uur. Als een snelle CME door langzame zonnewind ploegt, ontstaat er een schok voor de CME die de elektrisch geladen zonnewinddeeltjes versnelt. Deze snelle deeltjes kunnen satellieten verstoren en zijn gevaarlijk voor onbeschermde astronauten.
"Net zoals het kennen van meer details over de atmosfeer helpt om de intensiteit van een orkaan te voorspellen, helpt het kennen van de snelheid van de zonnewind om de intensiteit van ruimtestralingsstormen van CME's te bepalen", zegt co-auteur Dr. Robert Leamon van L-3 Overheidsdiensten bij NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Net als wind op aarde is de zonnewind vlagerig, variërend in snelheid van ongeveer 750.000 mijl per uur (ongeveer 350 km / seconde) tot 1,5 miljoen mijl per uur (700 km / seconde).
Omdat de zonnewind bestaat uit elektrisch geladen deeltjes, reageert hij op magnetische velden die de zonnestroom binnendringen. Zonnewinddeeltjes stromen langs onzichtbare magnetische krachtlijnen als auto's op een snelweg. Wanneer de magnetische veldlijnen recht de ruimte in buigen, zoals ze doen in “coronale gaten” -gebieden, gedraagt de zonnewind zich als auto's op een sleepstrip, die met hoge snelheid voortrennen. Wanneer de magnetische veldlijnen scherp terug buigen naar het zonne-oppervlak, zoals het patroon van ijzervijlsel rond een staafmagneet, gedraagt de zonnewind zich als auto's in het stadsverkeer en komt relatief langzaam naar voren. Wetenschappers weten dit al meer dan dertig jaar en gebruikten het om een ruwe schatting te geven van de snelheid van de zonnewind - snel of langzaam.
In het nieuwe werk heeft het team de snelheid van de zonnewind die langs de aarde waait gebonden aan variaties die dieper in de zonneatmosfeer dan eerder was gedetecteerd (of zelfs verwacht). Door de tijd te meten die een geluidsgolf nodig heeft om tussen twee hoogtes in de chromosfeer te reizen, konden ze vaststellen dat de chromosfeer met hun open magnetische velden effectief 'dun uitgerekt' is onder coronale gaten, maar onder magnetisch gesloten gebieden wordt gecomprimeerd.
Het team gebruikte de waarneming om een continu bereik van zonnewindsnelheden af te leiden uit de structuur van de chromosfeer. Hoe breder de chromosferische laag is, hoe meer hij mag uitzetten door open magnetische velden en hoe sneller de zonnewind zal waaien. Deze nieuwe methode is nauwkeuriger dan de oude "snelle of langzame" schatting.
NASA's Transition Region en Coronal Explorer (TRACE) ruimtevaartuig werden gebruikt om de snelheid van geluidsgolven in de chromosfeer te meten, en NASA's Advanced Composition Explorer (ACE) ruimtevaartuig werd gebruikt om metingen te doen van de zonnewindsnelheid terwijl het door de aarde blies. Het vergelijken van de gegevens van de twee ruimtevaartuigen leverde de connectie op.
“Voorafgaand aan deze ontdekking konden we alleen de zonnewindsnelheid bepalen van ruimtevaartuigen die ongeveer in lijn waren tussen de aarde en de zon, zoals ACE, WIND en het zonne- en heliosferische observatorium. Deze vloot van ruimtevaartuigen werd langs de lijn Aarde-Zon geplaatst omdat we moeten weten dat het ruimteweer op ons afkomt. In vergelijking met de grootte van ons zonnestelsel is dit echter een zeer smal bereik; het is alsof je door een sodastro kijkt. Met deze ontdekking kunnen we TRACE gebruiken om afbeeldingen op te bouwen die de zonnewindsnelheid door het hele zonnestelsel kunnen voorspellen, ”zei Dr. Joe Gurman, een zonne-onderzoeker bij NASA Goddard.
Oorspronkelijke bron: SWRI-persbericht
