HVA ER SOLVIND?

Send

Dette er en kunstners konsept av jordas globale magnetfelt, med baugsjokket. Jorden er midt i bildet, omgitt av magnetfeltet, representert av lilla linjer. Buesjokket er den blå halvmånen til høyre. Mange energiske partikler i solvinden, representert i gull, avbøyes av jordas magnetiske "skjold".

(Bilde: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)

Solvinden strømmer plasma og partikler fra solen ut i verdensrommet. Selv om vinden er konstant, er ikke dens egenskaper. Hva forårsaker denne strømmen, og hvordan påvirker den Jorden?

Blåsende stjerne

Koronaen, solens ytre lag, når temperaturer på opptil 2 millioner grader Fahrenheit (1,1 millioner grader celsius). På dette nivået kan ikke soltyngden holde på de raskt bevegelige partiklene, og de strømmer bort fra stjernen.

Solens aktivitet forskyver seg i løpet av sin 11-årige syklus, med solflekkantall, strålingsnivå og utstøtt materiale som endrer seg over tid. Disse endringene påvirker solvindens egenskaper, inkludert magnetfelt, hastighet, temperatur og tetthet. Vinden skiller seg også ut fra hvor på solen den kommer fra og hvor raskt den delen roterer.

Hastigheten til solvinden er høyere over koronale hull, og når hastigheter på opptil 800 kilometer per sekund. Temperaturen og tettheten over koronale hull er lav, og magnetfeltet er svakt, så feltlinjene er åpne for rom. Disse hullene forekommer ved polene og lave breddegrader, og når de største når aktiviteten på solen er på et minimum. Temperaturene i den raske vinden kan nå opptil 1 million F (800.000 C).

Ved det koronale streamerbeltet rundt ekvator, beveger solvinden saktere, rundt 300 km per sekund. Temperaturene i den langsomme vinden når opp til 2,9 millioner F (1,6 millioner C).

Solen og atmosfæren består av plasma, en blanding av positive og negativt ladede partikler ved ekstremt høye temperaturer. Men etter hvert som materialet forlater solen, båret av solvind, blir det mer gasslignende.

"Når du går lenger fra solen, synker magnetfeltstyrken raskere enn trykket på materialet gjør," sa Craig DeForest, en solfysiker ved Southwest Research Institute (SwRI) i Boulder, Colorado, i en uttalelse. "Etter hvert begynner materialet å fungere mer som en gass, og mindre som et magnetisk strukturert plasma."

Påvirker Jorden

Når vinden beveger seg fra solen, bærer den ladede partikler og magnetiske skyer. Utsolgt i alle retninger, buffer noen av solvindene hele tiden planeten vår, med interessante effekter.

Hvis materialet som ble båret av solvinden nådde en planetens overflate, ville dens stråling skade all liv som måtte eksistere. Jordens magnetfelt fungerer som et skjold og omdirigerer materialet rundt planeten slik at det strømmer utover det. Vindens kraft strekker ut magnetfeltet slik at det blir smoet innover på solsiden og strekkes ut på nattsiden.

Noen ganger spruter solen ut store plasmautbrudd, kjent som koronale masseutslipp (CME), eller solstormer. Mer vanlig i løpet av den aktive syklusperioden kjent som solmaksimum, har CME-er en sterkere effekt enn standard solvind. [Bilder: Fantastiske bilder av solfakkel og solstorm]

"Soluttak er de kraftigste driverne for sol-jordforbindelsen," sier NASA på sin hjemmeside for Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). "Til tross for deres betydning, forstår ikke forskere opprinnelsen og utviklingen til CME-er, og heller ikke deres struktur eller omfang i det interplanetiske rommet." STEREO-oppdraget håper å endre det.

Når solvinden fører CME-er og andre kraftige stråler av stråling inn i en planetens magnetfelt, kan det føre til at magnetfeltet på baksiden trykker sammen, en prosess kjent som magnetisk tilkobling. Ladede partikler strømmer deretter tilbake mot planetens magnetiske poler, noe som forårsaker vakre skjermer kjent som aurora borealisin i den øvre atmosfæren. [Bilder: Amazing Auroras of 2012]

Selv om noen kropper er skjermet av et magnetfelt, mangler andre deres beskyttelse. Jordens måne har ingenting som beskytter den, så tar full sjanse. Kvikksølv, den nærmeste planeten, har et magnetfelt som beskytter den mot den vanlige standardvinden, men den tar full kraft av kraftigere utbrudd som CME.

Når høy- og lavhastighetsstrømmene interagerer med hverandre, skaper de tette regioner kjent som samroterende interaksjonsregioner (CIR) som utløser geomagnetiske stormer når de samhandler med jordas atmosfære.

Solvinden og de ladede partiklene den bærer kan påvirke jordas satellitter og GPS (Global Positioning Systems). Kraftige utbrudd kan skade satellitter, eller kan presse GPS-signaler til å være av med titalls meter.

Solvinden flirer alle planetene i solsystemet. NASAs New Horizons-oppdrag fortsatte å oppdage den da den reiste mellom Uranus og Pluto.

"Hastighet og tetthet er gjennomsnittlig når solvinden beveger seg," sa Heather Elliott, en romforsker ved SwRI i San Antonio, Texas, i en uttalelse. "Men vinden oppvarmes fortsatt av komprimering når den beveger seg, slik at du kan se bevis på solens rotasjonsmønster i temperaturen selv i det ytre solsystemet.

Studerer solvinden

Vi har visst om solvinden siden 1950-tallet, men til tross for den omfattende effekten på Jorden og astronauter, vet forskere fortsatt ikke hvordan den utvikler seg. Flere oppdrag de siste tiårene har søkt å forklare dette mysteriet.

Startet 6. oktober 1990 studerte NASAs Ulysses-oppdrag solen på forskjellige breddegrader. Den målte de forskjellige egenskapene til solvinden i løpet av mer enn et dusin år.

ACE-satellitten (Advanced Composition Explorer) går i bane på et av spesialpunktene mellom Jorden og solen kjent som Lagrange-punktet. I dette området trekker tyngdekraften fra solen og planeten like, og holder satellitten i en stabil bane. ACE ble startet i 1997 og måler solvinden og gir sanntidsmålinger av den konstante strømmen av partikler.

NASAs tvilling romfartøy, STEREO-A og STEREO-B studerer solkanten for å se hvordan solvinden blir født. STEREO ble lansert i oktober 2006 og har gitt "et unikt og revolusjonerende syn på sol-jord-systemet", ifølge NASA.

Et nytt oppdrag håper å skinne lys på solen og dens solvind. NASAs Parker Solar Probe, planlagt lansering sommeren 2018, har som mål å "berøre solen." Etter flere år med tett bane rundt stjernen vil sonden dyppe ned i koronaen for første gang ved å bruke en kombinasjon av avbildning og målinger for å revolusjonere forståelsen av koronaen og øke forståelsen for solvindens opprinnelse og utvikling.

Parker Solar Probe kommer til å svare på spørsmål om solfysikk som vi har undret oss over i mer enn seks tiår, sier forsker Nicola Fox fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. "Det er et romskip lastet med teknologiske gjennombrudd som vil løse mange av de største mysteriene om stjernen vår, inkludert å finne ut hvorfor solens korona er så mye varmere enn overflaten."

Tilleggsressurser