• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Extremt rymdväder kan orsaka förödelse på jorden – dessa verktyg hjälper till att varna för farorna framför oss

    Under höga perioder av solaktivitet, solen slänger av sig massiva bitar av förändrad plasma som allvarligt kan skada den tekniska infrastrukturen på jorden. Kredit:NASA/SDO och AIA, EVE, och HMI-vetenskapsteam.

    En varm dag i augusti 1972 mot slutet av Vietnamkriget, dussintals sjöminor utanför Hai Phongs kust i norra Vietnam började explodera utan förvarning. I mars 1989 en magnetisk våg utlösta kretsar, slå ut makten i hela den kanadensiska provinsen Quebec. Medan 1859, en händelse utlöste telegraflinjer, antända bränder, och norrsken så starkt att brittiska stjärnskådare kunde läsa tidningar på natten. Dessa dagar, forskare vet att alla dessa händelser orsakades av intensivt rymdväder, kapabel att orsaka förödelse på elnät och elektromagnetiskt känslig teknik.

    Viktigt, moderna forskare har något som observatörer för decennier sedan inte hade – sofistikerad satellitdata och modellering som kan förutsäga rymdväder med precision.

    "Om rymdväderprognoser är felaktiga... kan rymdstormar resultera i störningar i driften av satelliter, kommunikationsavbrott, felaktiga navigationsdata från GPS-satelliter, tvinga omdirigering av polära flygvägar, eller sätt upp markinducerade strömmar som allvarligt kan påverka driften av kraftnät och rörledningar, sa professor Robertus von Fay-Siebenburgen, som ledde ett projekt som heter PROGRESS vid University of Sheffield i Storbritannien.

    Tillsammans med andra forskare, han samordnade arbetet med att förbättra tillförlitligheten hos system som förutsäger rymdväderhändelser genom att mäta solvinden från avstånd längre bort från jorden än vad som tidigare varit möjligt.

    Solaktiviteten följer en 11-årig cykel av höga och låga perioder. Dessa höga perioder är när det är mest sannolikt att händelser som coronal mass ejections (CME) inträffar, där solen slänger av massiva delar av laddad plasma ut i rymden. Dessa laddade partiklar, när den är riktad mot jorden, kan påverka så snart som en halv dags tid. Många gånger kan den första riktiga varningen bara komma en timme innan.

    "Konsekvenserna av risker för rymdväder kan resultera i allt från en mild operativ olägenhet till total förlust av delar av vår moderna tekniska infrastruktur, ' sade prof. von Fay- Siebenburgen.

    "Ett värsta scenario kan orsaka bakslag i ett lands ekonomi till och med upp till ett decennium."

    Förbättrade prognoser

    Det är där förbättrade prognoser kommer in.

    "Om vi ​​framgångsrikt kan förutsäga tillståndet för solvinden vid L1 (en punkt mellan jorden och solen där gravitationskrafterna är lika) baserat på observationer av solskivan, vi kan öka denna prognoshorisont till ungefär en dag (i ett värsta scenario), ' han sa.

    Ett sätt som projektet gjorde detta på var att använda mer avancerad datormodellering, istället för att behöva vänta på observerade resultat.

    Solstormar har tidigare fått havsminor på jorden att explodera och ovanligt starkt norrsken. Med tillstånd av NASA/SDO och AIA, EVE, och HMI-vetenskapsteam. Kredit:NASA/SDO och AIA, EVE, och HMI-vetenskapsteam.

    Att använda maskininlärning för att sålla igenom data, datorer kan förutsäga nivån av geomagnetisk aktivitet på grund av solvindens interaktion med det jordbundna magnetfältet, förutsäga hur partiklar färdas mellan magnetfältet och strålningsbälten.

    Till exempel, vilken effekt partiklar orsakar kan bero mycket på riktningen av en CME:s magnetfält.

    "Några av dessa partiklar kan förlora sin energi till atmosfären och orsaka norrsken/australis. Andra partiklar kan få energi, utgör därmed ett hot mot satelliterna som kretsar i närheten av strålningsbälten. Solflammor kan sända ut intensiva utbrott av röntgenstrålar som kan tränga djupt in i jonosfären och allvarligt störa radiokommunikation och navigationssystem, ' sa prof. von Fay- Siebenburgen.

    Han tycker att vi fortfarande har en lång väg kvar att gå för att förbättra prognoserna, noterar att ett markbaserat övervakningsnätverk eller satelliter placerade vid sidan av eller bakom solen i förhållande till jorden kan leda till ytterligare förbättringar.

    "Dessa system (mark- eller rymdbaserade) skulle möjliggöra en tillförlitlig prognos med upp till tre till fem dagar, en ledtid som branschen och andra intressenter har önskat mycket under lång tid.'

    Alternativa vyer

    Dr Richard Harrison vid Rutherford Appleton Laboratory i Storbritannien är inne på ett liknande spår. Han och kollegor i ett projekt som heter HELCATS, använde en satellit för att övervaka solen och jorden från en sidovy, känd som STEREO, att samla in data om CME och hur de varierar i hastighet, densitet, och riktning under en solcykel.

    "Tanken var att utnyttja STEREO heliosfärisk bilddata, med observationer av över 1 000 CME från 2007 och framåt, och tillämpa de senaste och bästa analys- och modelleringsteknikerna för att undersöka identifieringen, spårning, och förutsägelse av CME-händelser i heliosfären, ' han sa.

    Genom att kombinera solhändelser från bildbehandling med modellering, de kunde hjälpa till att förbättra förutsägelser om ankomsttider på jorden genom att bättre förstå hur CME interagerar med varandra när de fortplantar sig utåt från solen.

    'HELCATS-projektet är en resurs för forskarsamhället. Katalogen kommer att fortsätta att utnyttjas i stor utsträckning och bedömningen av modellerna har haft en bestående inverkan på vår strategi för studier av händelser som påverkar jorden, ' han sa.

    'Att förutsäga rymdväder blir allt viktigare och vår moderna teknik är mycket mer mottaglig för påverkan från rymdväder. Hotet är erkänt till den grad att hårt rymdväder nu är listat i de nationella riskregistren i många länder.'


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com