Dette er en kunstners koncept om jordens globale magnetfelt med bovenschock. Jorden er i midten af billedet, omgivet af dets magnetiske felt, repræsenteret af lilla linjer. Bogstødet er den blå halvmåne til højre. Mange energiske partikler i solvinden, repræsenteret i guld, afbøjes af Jordens magnetiske "skjold".
(Billede: © Walt Feimer (HTSI) / NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)
Solvinden strømmer plasma og partikler fra solen ud i rummet. Selvom vinden er konstant, er dens egenskaber ikke. Hvad forårsager denne strøm, og hvordan påvirker den Jorden?
Blæsende stjerne
Koronaen, solens ydre lag, når temperaturer op til 2 millioner grader Fahrenheit (1,1 millioner grader celsius). På dette niveau kan solens tyngdekraft ikke holde fast i de hurtigt bevægende partikler, og de strømmer væk fra stjernen.
Solens aktivitet skifter i løbet af sin 11-årige cyklus, med solspotnumre, strålingsniveauer og udkastet materiale ændrer sig over tid. Disse ændringer påvirker solvindens egenskaber, inklusive dens magnetiske felt, hastighed, temperatur og densitet. Vinden adskiller sig også afhængigt af hvor på solen den kommer fra, og hvor hurtigt den del roterer.
Hastigheden for solvinden er højere over koronale huller og når hastigheder op til 800 km (800 kilometer) i sekundet. Temperaturen og densiteten over koronale huller er lav, og magnetfeltet er svagt, så feltlinjerne er åbne for rummet. Disse huller forekommer ved polerne og lave breddegrader og når deres største når aktivitet på solen er på et minimum. Temperaturerne i den hurtige vind kan nå op til 1 million F (800.000 C).
Ved det koronale streamerbælte omkring ækvator bevæger solvinden sig langsommere med omkring 300 km i sekundet. Temperaturer i den langsomme vind når op til 2,9 millioner F (1,6 millioner C).
Solen og dens atmosfære består af plasma, en blanding af positive og negativt ladede partikler ved ekstremt høje temperaturer. Men når materialet forlader solen, båret af solvind, bliver det mere gaslignende.
"Når du går længere fra solen, falder magnetfeltstyrken hurtigere, end materialets tryk gør," sagde Craig DeForest, en solfysiker ved Southwest Research Institute (SwRI) i Boulder, Colorado, i en erklæring. "Til sidst begynder materialet at virke mere som en gas og mindre som et magnetisk struktureret plasma."
Påvirker Jorden
Når vinden bevæger sig væk fra solen, bærer den ladede partikler og magnetiske skyer. Udgivet i alle retninger buffeterer nogle af solvinden konstant vores planet med interessante effekter.
Hvis det materiale, der bæres af solvinden, nåede en planetens overflade, ville dens stråling skade den alvorlige skade på ethvert liv, der måtte eksistere. Jordens magnetfelt fungerer som et skjold, der omdirigerer materialet omkring planeten, så det strømmer ud over det. Vindens kraft strækker magnetfeltet ud, så det smugles indad på solsiden og strækkes ud på nattsiden.
Nogle gange spytter solen store udbrud af plasma, der er kendt som koronal masseudsprøjtning (CME) eller solstorme. Mere almindelig i den aktive periode af cyklussen kendt som solmaksimum, har CME'er en stærkere effekt end den almindelige solvind. [Fotos: Fantastiske fotos af solfakkel og solstorm]
"Soludsprøjtninger er de mest magtfulde drivere for forbindelsen mellem sol og jord," siger NASA på sit websted for Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO). "På trods af deres betydning forstår videnskabsmændene ikke CME'ernes oprindelse og udvikling eller deres struktur eller omfang i det interplanetiske rum." STEREO-missionen håber at kunne ændre det.
Når solvinden bærer CME'er og andre kraftige stråler af stråling ind i en planetes magnetfelt, kan det få magnetfeltet på bagsiden til at presse sammen, en proces, der kaldes magnetisk genforbindelse. Opladede partikler strømmer derefter tilbage mod planetens magnetiske poler, hvilket forårsager smukke skærme kendt som aurora borealisin i den øvre atmosfære. [Fotos: Fantastiske Auroras fra 2012]
Selvom nogle kroppe er afskærmet af et magnetfelt, mangler andre deres beskyttelse. Jordens måne har intet til at beskytte den, så tager den fulde brunt. Kviksølv, den nærmeste planet, har et magnetfelt, der afskærmer det mod den almindelige standardvind, men det tager den fulde kraft af mere kraftfulde udbrud som CME'er.
Når højhastigheds- og lavhastighedsstrømmene interagerer med hinanden, skaber de tætte regioner, der kaldes co-roterende interaktionsregioner (CIR), der udløser geomagnetiske storme, når de interagerer med Jordens atmosfære.
Solvinden og de ladede partikler, den bærer, kan påvirke Jordens satellitter og GPS (Global Positioning Systems). Kraftfulde bursts kan skade satellitter eller kan skubbe GPS-signaler til at være slukket med titusinder af meter.
Solvinden flæser alle planeterne i solsystemet. NASAs New Horizons-mission fortsatte med at opdage den, da den rejste mellem Uranus og Pluto.
"Hastighed og tæthed gennemsnit sammen, når solvinden bevæger sig ud," siger Heather Elliott, en rumforsker ved SwRI i San Antonio, Texas, i en erklæring. "Men vinden opvarmes stadig ved hjælp af komprimering, når den bevæger sig, så du kan se bevis på solens rotationsmønster i temperaturen, selv i det ydre solsystem.
Studerer solvinden
Vi har kendt til solvinden siden 1950'erne, men på trods af dens omfattende effekter på Jorden og astronauter, ved videnskabsmænd stadig ikke, hvordan det udvikler sig. Flere missioner gennem de sidste par årtier har forsøgt at forklare dette mysterium.
Startet den 6. oktober 1990 studerede NASAs Ulysses-mission solen på forskellige breddegrader. Den målte de forskellige egenskaber ved solvinden i løbet af mere end et dusin år.
ACE-satellitten (Advanced Composition Explorer) går på et af de specielle punkter mellem Jorden og solen, kendt som Lagrange-punktet. I dette område trækker tyngdekraften fra solen og planeten lige så holder satellitten i en stabil bane. Lanceret i 1997 og måler solvinden og giver realtidsmålinger af den konstante strøm af partikler.
NASAs dobbelt rumfartøj, STEREO-A og STEREO-B studerer solkanten for at se, hvordan solvinden er født. STEREO blev lanceret i oktober 2006 og har leveret "en unik og revolutionerende opfattelse af sol-jord-systemet" ifølge NASA.
En ny mission håber at skinne lys på solen og dens solvind. NASAs Parker Solar Probe, der er planlagt lancering i sommeren 2018, sigter mod at "røre ved solen." Efter flere år med tæt bane rundt stjernen, vil sonden dyppe ned i koronaen for første gang ved hjælp af en kombination af billeddannelse og målinger for at revolutionere forståelsen af koronaen og øge forståelsen for solvindens oprindelse og udvikling.
"Parker Solar Probe vil svare på spørgsmål om solfysik, som vi har undret os over i mere end seks årtier," sagde Parker Solar Probe Project-videnskabsmand Nicola Fox fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. "Det er et rumfartøj fyldt med teknologiske gennembrud, der vil løse mange af de største mysterier om vores stjerne, herunder finde ud af, hvorfor solens korona er så meget varmere end dens overflade."
Yderligere ressourcer
- Realtid solvind (NOAA / Space Weather Prediction Center)
- 3-dages prognose (NOAA / Space Weather Prediction Center)
- Ugentlige højdepunkter og 27-dages prognose (NOAA / Space Weather Prediction Center)
