Samma sorts storskaliga planetvågor som slingrar sig genom atmosfären högt över jordens yta kan också finnas på solen, enligt en ny studie ledd av en forskare vid National Center for Atmospheric Research (NCAR).

Precis som de storskaliga vågorna som bildas på jorden, känd som Rossby vågor, påverka lokala vädermönster, vågorna som upptäckts på solen kan vara intimt knutna till solaktivitet, inklusive bildandet av solfläckar, aktiva regioner, och utbrottet av solflammor.

"Upptäckten av magnetiserade Rossby-vågor på solen erbjuder den lockande möjligheten att vi kan förutsäga rymdvädret mycket längre i förväg, " sa NCAR-forskaren Scott McIntosh, huvudförfattare till tidningen.

Studien kommer att publiceras den 27 mars i tidskriften Natur astronomi . Medförfattare är William Cramer från Yale University, Manuel Pichardo Marcano från Texas Tech University, och Robert Leamon från University of Maryland, College Park.

Forskningen finansierades av National Science Foundation (NSF), som är NCAR:s sponsor, och av NASA.

En oöverträffad syn på solen

På jorden, Rossby-vågor är förknippade med jetströmmens väg och bildandet av låg- och högtryckssystem, vilket i sin tur påverkar lokala väderhändelser.

Vågorna bildas i roterande vätskor – i atmosfären och i haven. Eftersom solen också roterar, och eftersom den till stor del är gjord av plasma som verkar, på vissa sätt, som ett stort magnetiserat hav, existensen av Rossby-liknande vågor borde inte komma som en överraskning, sa McIntosh, som leder NCAR:s High Altitude Observatory.

Och ändå har forskare saknat verktygen för att särskilja detta vågmönster tills nyligen. Till skillnad från jorden, som granskas i många vinklar av satelliter i rymden, vetenskapsmän har historiskt sett kunnat studera solen från endast en synvinkel:sett från jordens riktning.

Men för en kort period, från 2011 till 2014, forskare hade den oöverträffade möjligheten att se hela solens atmosfär på en gång. Under tiden, observationer från NASA:s Solar Dynamics Observatory (SDO), som sitter mellan solen och jorden, kompletterades med mätningar från NASA:s Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) uppdrag, som inkluderade två rymdfarkoster som kretsade runt solen. Kollektivt, de tre observatorierna gav en 360-graders vy av solen tills kontakten förlorades med en av rymdfarkosterna STEREO 2014. McIntosh och hans medförfattare utvann data som samlats in under fönstret för full soltäckning för att se om den storskaliga vågen mönster kan dyka upp.

"Genom att kombinera data från alla tre satelliterna kan vi se hela solen och det är viktigt för sådana här studier eftersom du vill att mätningarna ska vara samtidigt, sa Dean Pesnell, SDO-projektforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "De tänjer på gränsen för hur vi använder soldata för att förstå solens inre och var solens magnetfält kommer ifrån."

Hitta vågor i data

Teamet använde bilder tagna av instrument på SDO och STEREO för att identifiera och spåra koronala ljuspunkter. Dessa små ljusa särdrag prickar hela solens ansikte och har använts för att spåra rörelser djupare i solens atmosfär.

Forskarna plottade de kombinerade data på Hovmöller-diagram, ett diagnostiskt verktyg utvecklat av meteorologer för att belysa vågornas roll i jordens atmosfär. Det som framkom från analysen var band av magnetiserad aktivitet som fortplantar sig långsamt över solen – precis som Rossby-vågorna som finns på jorden.

Upptäckten kan koppla ihop en rad solfenomen som också är relaterade till solens magnetfält, inklusive bildandet av solfläckar, deras liv, och ursprunget till solens 11-åriga solcykel. "Det är möjligt att allt hänger ihop, men vi behövde ha ett globalt perspektiv för att se det, " sa McIntosh. "Vi tror att människor har observerat effekterna av dessa Rossby-liknande vågor i årtionden, men har inte lyckats få ihop hela bilden."

Med en ny förståelse för hur den stora bilden verkligen kan se ut, forskare skulle kunna ta ett steg närmare att förutsäga solens beteende.

"Upptäckten av Rossby-liknande vågor på solen kan vara viktig för att förutsäga solstormar, de främsta drivkrafterna bakom rymdvädrets effekter på jorden, sade Ilia Roussev, programdirektör i NSF:s avdelning för atmosfärs- och georymdvetenskap. "Dåligt väder i rymden kan hindra eller skada satellitoperationer, och kommunikations- och navigationssystem, samt orsaka strömavbrott som leder till enorma socioekonomiska förluster. Uppskattningar uppskattar kostnaden för risker för rymdväder till 10 miljarder dollar per år."

Men för att förbättra vår förutsägelsekapacitet, forskare måste först få en bättre förståelse för vågorna och mönstren som kvarstår på dem, vilket skulle kräva ännu en gång att ha en 360-graders vy av solen.

"För att koppla samman den lokala skalan med den globala skalan, vi måste utöka vår syn, McIntosh sa. "Vi behöver en konstellation av rymdfarkoster som kretsar runt solen och övervakar utvecklingen av dess globala magnetfält."