Utmaningen att förutsäga rymdväder, som kan orsaka problem med telekommunikation och andra satellitoperationer på jorden, kräver en detaljerad förståelse för solvinden (en ström av laddade partiklar som släpps ut från solen) och sofistikerade datasimuleringar. Forskning gjord vid University of New Hampshire har funnit att när man väljer rätt modell för att beskriva solvinden, att använda det som tar längre tid att beräkna gör det inte det mest exakta.

I studien, publicerad i The Astrophysical Journal , Daniel Verscharen, forskarassistent i fysik vid UNH:s rymdvetenskapscenter, jämförde två vanliga teoretiska beskrivningar, kinetisk teori kontra magnetohydrodynamik (MHD), vid mätning av turbulensens beteende i solvinden. Kinetisk teori ser på solvinden som en sammansättning av snabbt rörliga partiklar och använder mycket komplicerade matematiska metoder som kräver lång tid när de utvärderas på sofistikerade superdatorer. Den andra beskrivningen, MHD, betraktar solvinden som en vätska, eller mer gasliknande, och är mycket mindre komplicerat att beräkna. Förvånande, studien visade att det var MHD, modellen som var snabbare att beräkna, som gav de mer exakta förutsägelserna.

"Vår forskning fann att det gör stor skillnad vilken modell som används, "sa Verscharen." Vi fann att de mycket snabbare beräknade MHD-modellerna faktiskt kan fånga några av solvindens beteende mycket bättre än förväntat. Detta är ett mycket viktigt resultat för solvindsmodeller eftersom det kan motivera tillämpningen av MHD, baserat på första principer och observationer. "

För att bevisa hans teori, Verscharen samlade in data hämtade från rymdfarkosten WIND, som för närvarande kretsar i solvinden, från studieförfattare Christopher Chen vid Imperial College London och Robert Wicks från University College London. Efter att ha jämfört teorin med faktiska rymdfarkostdata, teamet fann att den typ av störning de undersökte betedde sig mycket mer som en vätska än ett kinetiskt medium med kollisionslösa partiklar. Detta var oväntat eftersom de trodde att den kinetiska teorin borde fungera mycket bättre i en gas som utspädd, eller tunn, som solvinden.

Fyndet kan leda till ett mer effektivt sätt att förutsäga rymdväder för institutioner som kontinuerligt behöver modellera solvinden, som NASA. Kraftigt rymdväder kan orsaka satellit- och kommunikationsfel, GPS -förlust, strömavbrott, och kan till och med få effekter på kommersiella flygbolag och rymdflygningar. För att förutsäga effekterna som solvindplasma och energiska partiklar kan ha på dessa system, modellerare kör för närvarande olika datasimuleringar och jämför resultaten. Verscharen och hans team tror att deras resultat kan hjälpa till att utveckla en uppsättning kriterier för att avgöra vilken typ av modellering som är mest lämplig för deras förutsägelseinsatser i specifika situationer.

"Om solvindens parametrar var ett visst sätt, de kan använda MHD -modellering och om inte, de kan vara bättre att utföra simuleringar baserade på kinetisk teori, "sade Verscharen." Det skulle bara ge ett mer effektivt sätt att förutsäga rymdväder och solvinden. "

Det är fortfarande inte förstått varför solvinden beter sig som en vätska. Forskarna hoppas att framtida studier kommer att avgöra under vilka förhållanden solvinden kan modelleras som en vätska med MHD, och när en kinetisk modell skulle vara nödvändig.