Solvinden är ett flöde av partiklar som kommer från solen med cirka en miljon miles per timme och färdas genom hela solsystemet. Först föreslogs på 1950-talet av University of Chicago fysiker Eugene Parker, solvinden är synlig i gloria runt solen under en förmörkelse och ibland när partiklarna träffar jordens atmosfär – som norrsken, eller norrsken.

Medan solvinden skyddar jorden från andra skadliga partiklar som kommer från rymden, stormar kan också hota våra satellit- och kommunikationsnätverk.

Vad är solvinden?

Solens yta är blåsigt varm vid 6, 000 grader Fahrenheit – men dess atmosfär, kallas corona, är mer än tusen gånger varmare. Den är också otroligt aktiv; de där blossarna och slingorna är gloria du ser runt solen när det är en förmörkelse.

Koronan är så varm att solens gravitation inte kan hålla den, så partiklar slungas ut i rymden och färdas genom solsystemet i alla riktningar. När solen snurrar, brännskador och rapningar, det skapar komplexa virvlar och virvlar av partiklar. Dessa partiklar, mestadels protoner och elektroner, färdas omkring en miljon miles per timme när de passerar jorden.

Detta flöde av partiklar, kallad "solvinden, " har en enorm inverkan på våra liv. Det skyddar oss från herrelösa kosmiska strålar som kommer från andra håll i galaxen - men effekterna av stormar på solens yta kan också påverka våra telekommunikationsnätverk. Vinden skulle också utgöra ett hot mot astronauter som reser genom Plats, så NASA vill få en bättre förståelse för dess egenskaper.

Hur upptäcktes solvinden?

1957, Eugene Parker var biträdande professor vid University of Chicago när han började titta på en öppen fråga inom astrofysik:Kommer partiklar från solen? Ett sådant fenomen verkade osannolikt; Jordens atmosfär flyter inte ut i rymden, och många experter antog att samma sak skulle gälla för solen. Men forskare hade lagt märke till ett udda fenomen:kometernas svansar, oavsett vilken riktning de reste, pekade alltid bort från solen - nästan som om något blåste bort dem.

Parker började räkna ut. Han beräknade att om solens korona var en miljon grader, det måste finnas ett flöde av partiklar som expanderar bort från dess yta, så småningom blir extremt snabb – snabbare än ljudets hastighet. Han skulle senare namnge fenomenet "solvinden".

"Och det är slutet på historien, förutom att det inte är det, eftersom folk genast sa, "Jag tror inte det, '" sa Parker.

Han skrev ett papper och lämnade in det till Astrofysisk tidskrift ; svaret från vetenskapliga granskare var snabbt och svidande.

"Du måste förstå hur otroligt detta lät när han föreslog det, sa Fausto Cattaneo, en UChicago-professor i astronomi och astrofysik. "Att denna vind inte bara existerar, men färdas i överljudshastighet! Det är utomordentligt svårt att accelerera något till överljudshastigheter i laboratoriet, och det finns inget framdrivningssätt."

Lyckligtvis, Redaktören för tidskriften vid den tiden var den framstående astrofysikern Subrahmanyan Chandrasekhar, Parkers kollega vid University of Chicago. Chandrasekhar gillade inte idén heller, men den blivande nobelpristagaren kunde inte hitta något fel med Parkers matematik, så han åsidosatte recensenterna och publicerade tidningen.

Bara tre år senare, när en NASA-rymdfarkost vid namn Mariner II gjorde avläsningar på sin resa till Venus 1962, resultaten var entydiga. "Där var solvinden, blåser 24/7, " sa Parker.

Hur påverkar solvinden oss?

Genombrottsupptäckten omformade vår bild av rymden och solsystemet. Forskare förstod att solvinden inte bara flyter förbi jorden, men i hela solsystemet och bortom. Den både skyddar och hotar oss.

"Solvinden täcker magnetiskt solsystemet, skyddar livet på jorden från ännu högre energipartiklar som kommer från andra håll i galaxen, " förklarade astrofysikern Angela Olinto vid UChicago. "Men det påverkar också den sofistikerade satellitkommunikationen vi har idag. Så att förstå den exakta strukturen och dynamiken och evolutionen av solvinden är avgörande för civilisationen som helhet."

I vanliga fall, Jordens magnetfält skyddar oss från de flesta av dessa partiklar. Men ibland, solen "rapar, " kasta en miljard ton material i rymden som flyger i flera tusen kilometer per sekund. Dessa kallas koronala massutkastningar - och om en stor råkade träffa jorden, stötvågen kan orsaka kaos och skada på våra kommunikationssystem. "Det kan få magnetfältet som omger jorden att ringa som en klocka, " sa prof. Justin Kasper, en alun från UChicago som nu är fysiker vid University of Michigan. Ett sådant scenario skulle generera alla typer av störningar:Flygplan skulle förlora radiokommunikation, GPS skulle kastas av upp till miles, och bank, kommunikations- och elektroniska system skulle kunna slås ut.

Detta har faktiskt hänt förut:1859, ett gigantiskt solutbrott känt som Carrington Event stängde av telegraf- och elsystem i flera dagar. Norrskenet var så starkt att folk rapporterade att de kunde läsa en tidning vid dess ljus redan vid etttiden på morgonen. "Det fanns en hemsk prakt över Nordens horisont, varifrån fantastiska ljusspiror sköt upp, och ett rosa sken utsträcktes, som en ånga färgad av eld, till zenit, " skrev Cincinnati Daily Commercial.

Men 1859, vi var inte lika beroende av elektronik som vi är idag. En studie från 2013 av Lloyd's i London uppskattade att en liknande storm som slår mot jorden idag kan orsaka upp till 2,6 biljoner dollar i skador bara till USA, och skulle utlösa omfattande strömavbrott och skador på elnäten.

Det finns några försiktighetsåtgärder vi skulle kunna vidta om vi hade förvarning, Det är därför ingenjörer vill veta när en solstorm är på väg. Lyckligtvis, flera rymdfarkoster som kretsar runt solen tar bilder och skickar tillbaka dem till jorden så att NASA kan övervaka utbrott. (Du kan se aktuella rymdväderförhållanden här.) Men att analysera dessa bilder kräver fortfarande ett utbrott för att först dyka upp på solens yta, som bara ger minuter eller timmars varning. Från och med nu, det finns fortfarande inget sätt att förutsäga sådana utbrott innan de inträffar.

En bättre förståelse av solvinden spelar också in i en annan mänsklig satsning:rymdresor. Vissa solvindspartiklar är extremt energiska, och kunde sticka små hål genom viktig rymdfarkostutrustning – för att inte tala om mänskliga kroppar. För att skydda astronauter, NASA måste förstå komponenterna, egenskaper, och frekvenser för sådana partiklar, samt hur man förutsäger rymdväder i förväg för säkra resor.

Vilka mysterier återstår om solvinden?

Ett av de största problemen som rymdväderprognosmakare står inför är att vi fortfarande inte vet varför solens atmosfär är så mycket varmare än ytan.

I vardagen, du förväntar dig att temperaturen kommer att minska stadigt när du kommer längre bort från en värmekälla, som att flytta handen bort från en eld. Men det är inte vad som händer på solen. I detta fall, värmen kommer från fusion som sker i solens kärna, som gradvis svalnar till 6, 000 grader Fahrenheit vid ytan – skjuter sedan upp igen till miljontals grader i koronan.

Många teorier har föreslagits. Forskare vet att hela solens yta ständigt snurrar och bryter ut; kanske finns det mindre "nanoflares" (var och en förpackar fortfarande energin från en 10-megaton vätebomb) som ständigt bryter ut över hela solens yta som transporterar värme till atmosfären. Det finns också magnetiska fält som samverkar på solens yta; det är möjligt att dessa magnetfält träffar varandra med explosiv kraft miljarder gånger per sekund – "avbryter" varandra, men värmer upp atmosfären i processen.

Frågor som forskare skulle vilja besvara inkluderar:

• Varför är koronan så mycket varmare än solens yta? Hur accelererar solvinden bort från solen?
• Hur snabbt rör sig partiklarna, och hur varma blir de?
• Värmer magnetfält upp partiklarna, eller kommer det mekaniska vågor från solens yta? (eller båda?)

En djupare förståelse för dessa processer kan hjälpa till att förutse rymdväder som påverkar livet på jorden, avslöja mer om de förhållanden som astronauter i omloppsbana över vår värld och som reser långa sträckor skulle möta, och till och med ge ledtrådar om vilka typer av stjärnaktivitet som kan gynna beboelighet på avlägsna planeter.

Men för att få svar, vi måste komma nära själva solen.

Vad är NASA:s Parker-sond?

Forskare har varit ivriga efter ett uppdrag till solen sedan rymdresor först blev möjliga. Solen är inte bara viktig för livet på jorden, det är också den överlägset närmaste stjärnan vi kan studera. Men de extrema temperaturerna gjorde att forskarna behövde vänta på utvecklingen av teknik som kunde skydda rymdfarkosten från solens intensiva värme och strålning.

Under 2018, denna dröm gick äntligen i uppfyllelse. NASA:s Parker Solar Probe – uppkallad efter Eugene Parker för att hedra hans banbrytande forskning – började den 12 augusti en sjuårig resa till solens blåsigt heta korona. 2018. Sonden är det snabbast rörliga föremålet byggt av människor, reser på mer än 150, 000 miles per timme. Den är så snabb att den redan har gjort flera turer runt solen.

Sondens värmesköld, gjord av knappt fem tum av en banbrytande kolkomposit, håller hantverkets känsliga instrument vid sval 85 grader Fahrenheit, även när corona rasar vid 3, 000, 000 grader ute. (Förutom ett särskilt tufft instrument, byggd av UChicago alun Justin Kasper, som kikar runt farkostens kant för att ösa upp partiklar från solvinden).

Sonden har redan skickat enorma mängder data tillbaka till jorden, vilket ledde till upptäckter som bisarra "switchbacks" i solvinden.

Parker, sedan 91, flög till Cape Canaveral med sin familj för att se NASA-rymdfarkostens uppskjutning.

"Så mycket har lagts ner på den här lanseringen, och sedan se allt försvinna långsamt – tona bort till natthimlen, att veta att det aldrig kommer tillbaka – det var en gripande upplevelse, " sa Parker. "Du har sällan ett rymduppdrag som inte kommer med det oväntade, och det kommer faktiskt att bli mer spännande när uppdraget fortsätter och korsar in i regioner som rymdfarkoster aldrig har varit i förut. Det är bara fascinerande varje steg på vägen."