Extrema rymdväderhändelser kan avsevärt påverka system som satelliter, kommunikationssystem, kraftdistribution och flyg. De drivs av solaktivitet som är känd för att ha en oregelbunden men ungefär 11 års cykel. Genom att ta fram en ny, vanlig "solklocka", forskare har funnit att på- och avstängningen av perioder med hög solaktivitet är ganska skarp, och kan bestämma på/av-tiderna. Deras analys visar att även om extrema händelser kan inträffa när som helst, det är mycket mindre sannolikt att de inträffar i det tysta intervallet.

Klockan kommer att hjälpa forskare att avgöra mer exakt när risken för solstormar är störst och hjälpa till att planera rymdvädrets inverkan på vår rymdinfrastruktur, viktigt eftersom nästa påslag av aktivitet kan vara nära förestående eftersom solaktiviteten flyttar från sitt nuvarande minimum.

Publicerad i Geofysiska forskningsbrev av ett team ledd av University of Warwick, solklockan använder det dagliga antalet solfläckar som finns tillgängligt sedan 1818 för att kartlägga solaktiviteten över 18 solcykler till en standardiserad 11-årscykel eller "klocka". Inga två solcykler är den andra lik, men med hjälp av en matematisk teknik känd som Hilbert-transformen, forskarna kunde standardisera solaktivitetscykeln för första gången.

Klockan avslöjade att övergångarna mellan lugna och aktiva perioder i solaktiviteten är skarpa. När klockan väl är konstruerad från solfläcksobservationer kan den användas för att beställa observationer av solaktivitet och rymdväder. Dessa inkluderar förekomsten av solflammor som ses i röntgen av GOES-satelliterna och F10.7 solradioflöde som spårar solens koronala aktivitet. Dessa är alla drivkrafter bakom rymdvädret på jorden, för vilket det längsta rekordet är aa-indexet baserat på magnetfältsmätningar i Storbritannien och Australien som sträcker sig över 150 år tillbaka i tiden. Alla dessa observationer visar samma skarpa på- och avstängningstider för aktivitet.

När tidigare på/av-tider har erhållits från klockan, förekomstfrekvensen av extrema händelser när solen är aktiv eller tyst kan beräknas.

Huvudförfattare professor Sandra Chapman, vid University of Warwicks Center for Fusion, Rymd och astrofysik, sa:"Forskare tillbringar sina liv med att försöka läsa naturens bok. Ibland skapar vi ett nytt sätt att omvandla data och det som verkade vara rörigt och komplicerat är plötsligt vackert enkelt. I det här fallet, vår solklocka-metod visade tydliga "slå på" och "stäng av" tider och avgränsade tysta och aktiva intervall för rymdväder för första gången.

"Stora händelser kan hända när som helst, men är mycket mer sannolikt runt solmax. Genom att renodla observationerna finner vi att under 150 år av geomagnetisk aktivitet på jorden, endast några få procent förekommer under dessa tysta förhållanden.

"Förmågan att uppskatta risken för att en framtida solsuperstorm ska inträffa är avgörande för rymd- och markbaserad teknik som är särskilt känslig för rymdväder, såsom satelliter, kommunikationssystem, kraftdistribution och flyg.

"Om du har ett system som är känsligt för rymdväder måste du veta hur sannolikt en stor händelse är, och det är användbart att veta när vi är i en lugn period eftersom det tillåter underhåll och andra aktiviteter som gör systemen tillfälligt mer ömtåliga."

Forskningen var medförfattare av Scott Mcintosh från National Center for Atmospheric Research, Robert Leamon från University of Maryland och NASA:s Goddard Space Flight Center och Nick Watkins från University of Warwick och London School of Economics and Political Science.

Robert Leamon sa:"Hilbert-transformationen är en riktigt kraftfull teknik inom hela vetenskapen. Sandra föreslog den för mig i ett helt annat projekt - det här är verkligen en otrolig kedja av händelser - på grund av hennes arbete med labbfusionsplasma, och när vi applicerade det på solfläckar, vi såg det knutet till den kraftiga inkopplingen av aktivitet som vi hade sett någon annanstans. Sandra såg sedan avstängningen titta på aa-indexet."

Scott Mcintosh sa:"Vi förutser att dörren som detta innovativa arbete öppnar kommer att leda till utveckling av meningsfulla klimatologier för solaktivitet och förbättrad förutsägbarhet som kommer att bli resultatet av det."

"Quantifying the solar cycle modulering of extreme space weather" publiceras i Geofysiska forskningsbrev .