Kan flaxandet av en fjärils vingar i Costa Rica sätta igång en orkan i Kalifornien? Frågan har granskats av kaosteoretiker, aktiemarknadsanalytiker och väderprognos i årtionden. För de flesta, Detta hypotetiska scenario kan vara svårt att föreställa sig på jorden - särskilt när en riktig katastrof inträffar.

Än, i rymden, liknande små fluktuationer i solvinden när den strömmar mot jordens magnetiska sköld kan faktiskt påverka hastigheten och styrkan hos "rymdorkaner, ", har forskaren Katariina Nykyri från Embry-Riddle Aeronautical University rapporterat.

Studien, publicerad den 19 september i Journal of Geophysical Research - Space Physics , erbjuder den första detaljerade beskrivningen av mekanismen genom vilken solvindsfluktuationer kan förändra egenskaperna hos så kallade rymdorkaner, påverkar hur plasma transporteras in i jordens magnetiska sköld, eller magnetosfären.

Dessa "orkaner" bildas av ett fenomen som kallas Kelvin-Helmholtz (KH) instabilitet. När plasma från solen (solvinden) sveper över jordens magnetiska gräns, den kan producera stora virvlar (cirka 10, 000-40, 000 kilometer i storlek) längs gränsskiktet, Nykyri förklarade.

"KH-vågen, eller rymdorkan, är ett av de viktigaste sätten att solvind transporterar energi, massa och rörelsemängd in i magnetosfären, sa Nykyri, en professor i fysik och en forskare vid Center for Space and Atmospheric Research vid Embry-Riddle's Daytona Beach, Fla., campus. "Fluktuationer i solvinden påverkar hur snabbt KH-vågorna växer och hur stora de blir."

När solvindhastigheterna är snabbare, fluktuationerna är kraftigare, Nykyri rapporterade, och de såddar större rymdorkaner som kan transportera mer plasma.

Att få djupare insikter om hur solvindsförhållanden påverkar rymdorkaner kan en dag ge bättre förutsägelser om rymdväder och sätta scenen för säkrare satellitnavigering genom strålningsbälten, sa Nykyri. Detta beror på att solvind kan excitera ultralågfrekventa (ULF) vågor genom att utlösa KH-instabilitet, som kan aktivera strålningsbältets partiklar.

Rymdorkaner är universella fenomen, förekommer vid gränsskikten av Coronal Mass Ejections - gigantiska bollar av plasma som bryter ut från solens heta atmosfär - i Jupiters magnetosfärer, Saturnus och andra planeter, Nykyri noterade.

"KH-vågor kan ändra riktningen och egenskaperna för koronala massutkastningar, som så småningom påverkar rymdvädret nära jorden, ", förklarade Nykyri. "För noggrann förutsägelse av rymdväder, det är avgörande att förstå de detaljerade mekanismerna som påverkar tillväxten och egenskaperna hos rymdorkaner."

Vidare, förutom att spela en roll för att transportera energi och massa, en ny upptäckt av Nykyri och hennes doktorand Thomas W. Moore visar att KH-vågor också ger ett viktigt sätt att värma plasma med miljoner grader Fahrenheit (Moore et al., Naturfysik , 2016), och kan därför vara viktigt för solvärme. Det kan också användas för generering av transportbarriärer i fusionsplasma.

För den aktuella forskningen, simuleringar baserades på sju års mätningar av amplituden och hastigheten för solvindfluktuationer vid kanten av magnetosfären, som fångats av NASA:s THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) rymdskepp.