Den senaste utvecklingen i framkant av astronomi tillåter oss att observera att planeter som kretsar kring andra stjärnor har väder. Verkligen, vi har vetat att andra planeter i vårt eget solsystem har väder, i många fall mer extrema än vårt eget.

Våra liv påverkas av kortvariga atmosfäriska variationer av väder på jorden, och vi fruktar att även långsiktiga klimatförändringar kommer att få stor inverkan. Den nyligen myntade termen "rymdväder" syftar på effekter som uppstår i rymden men påverkar jorden och områden runt den. Mer subtilt än meteorologiskt väder, rymdväder påverkar vanligtvis tekniska system, och har potentiella effekter som sträcker sig från kommunikationsavbrott till elnätsfel.

Förmågan att förutsäga rymdväder är ett viktigt verktyg för att ge varningar så att mildring kan försökas, och förhoppningsvis, i extrema fall, förebygga en katastrof.

Historien om väderprognoser

Vi är nu vana vid storskaliga meteorologiska prognoser som är ganska exakta för ungefär två veckors tidsskala.

Vetenskapliga väderprognoser uppstod för ungefär ett sekel sedan, med termen "front" som förknippas med första världskriget. Meteorologisk förutsägelse bygger på god kunskap om underliggande teori, kodad till massiva datorprogram som körs på de mest avancerade datorerna, med enorma mängder indata.

Viktiga aspekter av väder, som fukthalt, kan mätas av satelliter som övervakar kontinuerligt. Andra mätningar är också lätta att göra, till exempel, med nästan 2, 000 väderballonger skjuts upp varje dag. Att utforska gränserna för väderprognoser gav upphov till kaosteori, kallas ibland "fjärilseffekten". Uppbyggnaden av fel leder till den praktiska gränsen på två veckor.

I kontrast, förutsägelsen av rymdväder är bara riktigt tillförlitlig ungefär en timme i förväg!

Soleffekter

Det mesta rymdvädret kommer från solen. Dess yttersta atmosfär blåser ut i rymden med överljudshastigheter, fast vid så låg densitet att det interplanetära rymden är mer rarifierad än vad som anses vara ett vakuum i våra laboratorier. Till skillnad från vindar på jorden, denna solvind bär med sig ett magnetfält. Detta är mycket mindre än jordens eget fält som vi kan upptäcka med en kompass på ytan, och mycket mindre än den nära en kylskåpsmagnet, men det kan interagera med jorden, med en viktig roll i rymdväder.

Den mycket tunna solvinden, med ett mycket svagt magnetfält, kan ändå påverka jorden delvis eftersom den interagerar med en stor magnetisk bubbla runt jorden, kallas magnetosfären, över ett mycket stort område, minst hundra gånger så stor som vår planets yta. Ungefär som en bris som knappt kan flytta en tråd kan flytta ett stort segelfartyg när det fångas på de stora seglen, effekten av solvind, genom dess direkta tryck (som på ett segel) eller genom dess magnetfält som interagerar med jordens, kan vara enormt.

Som utgångspunkt, solen i sig är en sjudande massa av het gas och magnetfält, och deras interaktion är komplex, ibland till och med explosivt. Magnetiska fält är koncentrerade nära solfläckar, och producera elektromagnetiska fenomen som solflammor (namnet säger allt) och koronala massutkastningar. Ungefär som med tornados på jorden, vi vet i allmänhet när förhållandena är gynnsamma för dessa lokala explosioner, men exakt förutsägelse är svår.

Även när en händelse upptäcks, om en stor massa fasta, varm och tät gas skjuts i vår riktning (och ett sådant "moln" är i sin tur svårt att upptäcka, kommer mot oss mot solens sken), det finns ytterligare en komplicerande faktor för att förutsäga dess fara.

Detekterar magnetiska fält

Till skillnad från det detekterbara, ibland till och med synliga, vattenhalten i atmosfären som är så viktig inom meteorologi, magnetfältet av gas som kastas ut från solen, inklusive i heta och tätare moln från explosioner, är nästan omöjligt att upptäcka på långt håll. Effekten av ett interplanetärt moln förstärks avsevärt om riktningen på dess magnetfält är motsatt jordens eget fält där det träffar barriären för jordens magnetosfär. Isåfall, en process som kallas "återkoppling" gör att mycket av molnets energi kan överföras till området nära jorden, och ackumuleras till stor del på nattsidan, trots att molnet slår mot den sida som vetter mot solen.

Genom sekundära processer, vanligtvis med ytterligare återkoppling, denna energi ger rymdvädereffekter. Jordens strålningsbälten kan få mycket energi, utsätta astronauter och till och med satelliter i fara. Dessa processer kan också producera ljusa norrsken, vars skönhet döljer fara eftersom de i sin tur producerar magnetfält. En generatoreffekt uppstår när dansande norrsken får magnetfälten att variera, men till skillnad från generatorerna som producerar mycket av vår el, de elektriska fälten från norrsken är okontrollerade.

De elektriska fälten från norrsken är små, och oupptäckbar för mänskliga sinnen. Dock, över ett mycket stort område kan de bygga upp för att lägga på en betydande spänning. Det är denna effekt som utgör en fara för vår största infrastruktur, såsom elnät. För att förutsäga när detta kan hända, vi skulle behöva mäta på långt håll storleken och riktningen på magnetfältet i ett inkommande rymdmoln. Dock, det osynliga fältet är smygande och svårt att upptäcka tills det nästan är över oss.

Satellitmonitorer

Genom banornas gravitationslagar, en satellit som kontinuerligt övervakar magnetfält genom direkt mätning måste sitta cirka en miljon miles (1,6 miljoner kilometer) från jorden, mellan oss och solen hundra gånger längre bort. Ett magnetiskt moln som orsakar mindre rymdvädereffekter tar vanligtvis cirka tre dagar att komma från solen till jorden. Ett riktigt farligt moln, från en större solexplosion, kan ta så lite som en dag. Eftersom våra övervakningssatelliter är relativt nära jorden, vi vet bara om den avgörande magnetfältsriktningen högst en timme före nedslaget. Det här är inte mycket tid att förbereda sårbar infrastruktur, som kraft- och kommunikationsnätverk och satelliter, för att på bästa sätt överleva.

Eftersom flottorna av satelliter som behövs för att ge bättre varning inte ens finns på ritborden, vi måste lita på tur inför rymdvädret. Det kan vara en liten tröst att det kommande solmaximum – när solens yta är som mest aktiv under en cykel och förväntas nå sin topp 2025 – förutspås bli mild.

Det kan vara Mark Twain som sa "det är svårt att göra förutsägelser, speciellt om framtiden, " men det är verkligen sant i fallet med rymdväder.

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