Solkoronan sett i vitt ljus under den totala solförmörkelsen den 21 augusti, 2017 från Mitchell, Oregon. Månen blockerar den centrala delen av solen, så att de tunna yttre områdena kan ses i detalj. Bilden är med tillstånd av Benjamin Boe och publicerades först i "CME-induced Thermodynamic Changes in the Corona as Inferred from Fe XI and Fe XIV Emission Observations under the 2017 August 21 Total Solar Eclipse", Boe, Habbal, Druckmüller, Ding, Hodérova, &Štarha, Astrophysical Journal, 888, 100, (10 januari, 2020). Kredit:American Astronomical Society (AAS)
För cirka 17 år sedan, J. Martin Laming, en astrofysiker vid U.S. Naval Research Laboratory, teoretiserat varför den kemiska sammansättningen av solens tunna yttersta lager skiljer sig från det lägre ner. Hans teori har nyligen validerats genom kombinerade observationer av solens magnetiska vågor från jorden och från rymden.
Hans senaste vetenskapliga tidskriftsartikel beskriver hur dessa magnetiska vågor modifierar den kemiska sammansättningen i en process helt ny för solfysik eller astrofysik, men redan känd inom optiska vetenskaper, efter att ha varit föremål för Nobelpriser som tilldelades Steven Chu 1997 och Arthur Ashkin 2018.
Laming började utforska dessa fenomen i mitten av 1990-talet, och publicerade teorin först 2004.
"Det är tillfredsställande att lära sig att de nya observationerna visar vad som händer "under huven" i teorin, och att det faktiskt händer på riktigt på solen, " han sa.
Solen består av många lager. Astronomer kallar dess yttersta lager för solkorona, som bara är synlig från jorden under en total solförmörkelse. All solaktivitet i koronan drivs av solens magnetfält. Denna aktivitet består av solflammor, koronala massutkastningar, höghastighets solvind, och solenergipartiklar. Dessa olika manifestationer av solaktivitet förökas eller utlöses alla av svängningar eller vågor på magnetfältslinjerna.
"Precis samma vågor, när de träffar de lägre solområdena, orsaka förändringar i kemisk sammansättning, som vi ser i koronan när detta material rör sig uppåt, " sa Laming. "På detta sätt, den koronala kemiska sammansättningen erbjuder ett nytt sätt att förstå vågor i solatmosfären, och nya insikter om ursprunget till solaktivitet."
Christoph Englert, chef för U.S. Naval Research Laboratorys Space Science Division, pekar på fördelarna med att förutsäga solens väder och hur Lamings teori kan hjälpa till att förutsäga förändringar i vår förmåga att kommunicera på jorden.
"Vi uppskattar att solen består av 91 procent väte, men den lilla del som utgörs av mindre joner som järn, kisel, eller magnesium dominerar strålningen i ultraviolett och röntgenstrålar från korona, " sa han. "Om mängden av dessa joner förändras, strålningseffekten ändras."
"Det som händer på solen har betydande effekter på jordens övre atmosfär, vilket är viktigt för kommunikations- och radartekniker som är beroende av radiofrekvensutbredning över horisonten eller jord till rymden, sa Englert.
Det har också en inverkan på föremål i omloppsbana. Strålningen absorberas i jordens övre atmosfäriska lager, som gör att den övre atmosfären bildar plasma, jonosfären, och att expandera och dra ihop sig, påverka luftmotståndet på satelliter och skräp från omloppsbanan.
"Solen släpper också ut högenergipartiklar, " Sa Laming. "De kan orsaka skador på satelliter och andra rymdobjekt. Själva högenergipartiklarna är mikroskopiska, men det är deras hastighet som gör att de är farliga för elektroniken, solpaneler, och navigationsutrustning i rymden."
Englert sa att tillförlitlig prognoser för solaktivitet är ett långsiktigt mål, vilket kräver att vi förstår vår stjärnas inre funktioner. Denna senaste prestation är ett steg i denna riktning.
"Det finns en lång historia av framsteg inom astronomi som ger tekniska framsteg, går hela vägen tillbaka till Galileo, ", sa Englert. "Vi är glada över att fortsätta denna tradition till stöd för den amerikanska flottan."
