Solen är den viktigaste energikällan för att upprätthålla liv på jorden, men det ger oss mycket mer än bara ljus och värme. Det ger oss också solstormar.

Störningar på solen, såsom koronala massutkastningar producerade av solflammor som kommer från aktiva solfläcksregioner, kan orsaka solstormar. Solflammor och koronala massutkastningar sänder ut enorma mängder strålning och laddade partiklar i rymden.

Dessa händelser kan skada jordens kommunikations- och kraftinfrastruktur, vilket resulterar i strömavbrott och minskad systemfunktionalitet. Satelliter, rymdstationer och astronauter, flyg, GPS, elnät med mera kan påverkas.

När vår civilisation blir mer avancerad, vi blir mer sårbara för effekterna av solstormar. Nu, när solens aktivitet ökar, vi måste bli bättre på att förutsäga solväder.

Många minns fortfarande kollapsen av Kanadas elnät i Quebec den 13 mars 1989, som varade i nio timmar och påverkade sex miljoner människor. Det orsakade hundratals miljoner dollar i skador och förlorade intäkter. Detta strömavbrott orsakades av solstormar.

Carrington-evenemanget, uppkallad efter amatörastronomen som spelade in det, var en annan kraftig solstorm som inträffade i september 1859. Spetsteknologin 1859 var begränsad till elektriska telegrafer, och de flesta av dem misslyckades över hela Europa och Nordamerika, i vissa fall ger sina operatörer elektriska stötar.

Dessa dagar, vi är mycket mer beroende av teknik, vilket i sin tur blir allt mer sårbart för effekterna av rymden och dess unika naturkatastrofer.

Rymdstrålning

Utrymmet är stort, kall, mörk och överväldigad av strålning. Strålning i rymden kommer huvudsakligen från galaktisk kosmisk strålning – högenergipartiklar som kastas ut från andra galaxer – och solpartikelhändelser – högenergipartiklar från vår egen sol.

I rymdstrålning, atomer accelereras i det interstellära rymden till hastigheter nära ljusets hastighet. Så småningom, elektronerna skalas ut och bara den positivt laddade kärnan finns kvar.

Människor har observerat och räknat solfläckar i mer än 400 år, vilket gör detta till det längsta pågående experimentet i världen. Solen har en 11-årig solfläckscykel, och för tillfället, vi är mitt i den cykeln. Nu närmar det sig "solmaximum, " där den största solaktiviteten sker. Nästa solmaximum förväntas börja 2025.

Människor är bekanta med norrskenet, vilket är en synlig effekt av solstrålning. Jordens magnetfält, som skyddar oss från de flesta farorna med rymdstrålning, leder de laddade partiklarna till polerna, där de kommer in i vår atmosfär och skapar vackra ljusskärmar.

Men strålningen kan också påverka teknik och människor. Under kraftiga solstrålningsstormar, energiska protoner kan skada elektroniska kretsar inuti satelliter och astronauters biologiska DNA. Passagerare och besättning som flyger över nordpolen skulle utsättas för ökad strålning.

Dessa strålningsstormar kan skapa fel som gör navigeringsoperationer extremt svåra. Energirika protoner kan också jonisera atomer och molekyler i atmosfären, skapa ett lager av fria elektroner. Detta lager kan absorbera högfrekventa radiovågor, orsakar strömavbrott i högfrekvent kommunikation, även känd som kortvågsradio.

Med vårt ökande beroende av teknik, att förutsäga vädret i rymden är avgörande. Dock, att exakt förutsäga rymdväder har länge varit ett utmanande problem för experter.

Förutsäga rymdväder

Att förstå komplexiteten hos solfläckar kommer att hjälpa oss att förutsäga om betydande solfläckar kan inträffa. Mina kollegor och jag utvecklade ett automatiserat datasystem i realtid som använder bildbehandling och artificiell intelligens för att övervaka och analysera solsatellitdata. Detta hjälper till att förutsäga sannolikheten för solflammor under de kommande 24 timmarna.

Vi banade väg för nya tekniker för automatisk bearbetning, detektering och funktionsextraktion av solfunktioner—som aktiva regioner och solfläckar—fångade av Nasas observationssatellit för soldynamik. Vi introducerade också det första automatiserade och realtidssystemet för att klassificera solfläckar. Före detta, klassificeringen av solfläckar var en manuell process som noggrant utfördes av experter.

Rymduppdrag och astronauter är mycket mer benägna att påverkas av strålning, eftersom de inte är skyddade av jordens magnetfält. Effekterna på människor kan innefatta strålningssjuka, ökad risk för cancer, degenerativa sjukdomar och effekter på centrala nervsystemet.

Trots dessa risker, mänskliga och robotiska aktiviteter ökar i rymden och Nasa arbetar för att landa människor på Mars till 2030-talet. Det finns två rovers – nyfikenhet och uthållighet – och en landare som för närvarande är i drift på Mars, med en annan rover planerad att lanseras 2022.

Vårt system för förutsägelse av rymdväder är allmänt tillgängligt, och används nu som ett av beslutsfattande verktyg för Nasas robotuppdrag och för att hantera strålningseffekter på Nasas Chandra röntgenobservatorium.

När vi fortsätter att ge oss ut i rymden, vi måste stärka vår nuvarande förmåga att förutsäga rymdväder för att skapa en bättre bild av solaktiviteten och mildra dess effekter runt solsystemet.

Denna uppgift är otroligt utmanande, eftersom de flesta solobservationer är tagna för jordens synfält. Bättre modellering och undersökning av utvecklingen av solfunktioner är nödvändig för att ta hänsyn till de drastiskt olika himlabanorna runt solen.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.