solstorm

Solvind er en jevn partikkelstrøm som beveger seg ut fra Solen med en fart på 400 kilometer per sekund. Den strømmer ut i solsystemet langs magnetfelter som er forankret på soloverflaten. Solvind som treffer og trenger inn i Jordens magnetosfære skaper nordlys samt mindre geomagnetiske forstyrrelser.

Solvind og solstormer strømmer med hastigheter på, henholdsvis, 300–500 km per sekund og 250–2000 km per sekund. Effekten fra å bli truffet av de to fenomenene er betydelig forskjellig, ettersom partikkeltettheten i solvind er 3 til 10 per cm³, mens den i solstorm er 2000 til 18000 per cm³.

Coronal Mass Ejections (CMEs) er standard betegnelse på utbrudd der materie sendes vekk fra Solen. De kraftigste solstormene og assosierte CMEs er knyttet til flareutbrudd i aktive områder på soloverflaten.

Solare flares oppstår i aktive områder hvor det plutselig skjer en magnetisk omkobling (magnetic reconnection), som er en prosess hvor energi bundet i et magnetfelt frigjøres og omvandles til bevegelsesenergi og varme. Dette fører til en eksplosiv økning i temperatur og gasstrykk, og store mengder ionisert gass og magnetisk fluks skytes ut fra Solen i høy hastighet. En resulterende CME vokser videre idet de samler opp masse fra Solens korona på veien utover.

CMEs blir også forårsaket av eruptive solare protuberanser. Flareutbrudd i ett aktivt område kan også skape bølger (Moreton-Ramsey-bølger) som brer seg og kan starte en CME ved å destabilisere en protuberans i et annet nærliggende område.

Hyppigheten av CMEs viser en klar sammenheng med Solens elleveårs aktivitetssyklus. Ved maksimum solaktivitet registreres 5–6 utbrudd hver dag, mens det i perioder med minimum aktivitet bare forekommer et par utbrudd i uken.

Solvinden vekselvirker også med det jordmagnetiske feltet. Fra områder i Solens korona hvor magnetfeltet er åpent og rettet utover, fra såkalte koronahull, er partikkelstrømmene vesentlig kraftigere. Her kan hastigheten være nesten dobbelt så stor, og dette gir opphav til betydelige geomagnetiske forstyrrelser og nordlys.

Den norske fysikeren Kristian Birkeland lanserte i 1896 teorien om at nordlyset oppstår når strømmer av elektrisk ladede partikler trenger inn i det jordmagnetiske feltet. Når partiklene kolliderer med atmosfærens atomer og molekyler, dannes nordlysets kjente farger. Birkelands forklaring ble ikke fullstendig godtatt før den kunne entydig bekreftes av NASAs Mariner II romsonde, som i 1962 registrerte kraftige strømmer av ionisert gass fra Solen (solvind).

Når jordmagnetiske felt utsettes for dynamisk og magnetisk trykk fra massive CMEs, med gjennomsnittshastigheter på omkring 500 kilometer per sekund, presses de øyeblikkelig sammen. Dette fører til strømmer av plasmaskyer (birkelandstrømmer) og til kraftige elektriske strømmer i Jordens magnetosfære.

I 1938 registrerte den amerikanske fysikeren Scott E. Forbush (1904–1984) også økt innstråling av partikler fra verdensrommet (cosmic rays) i forbindelse med solstormer. Det skyldes at det jordmagnetiske feltet, som ellers beskytter oss mot den type partikkelstråling fra vår galakse, blir svekket når det blir truffet av CMEs.

Årsakene til solstormer og deres geofysiske effekter er i dag generelt godt forstått.

Aktive områder på Solens overflate og indre atmosfære (kromosfære og korona) har temperaturer fra omkring 10 000 kelvin til flere millioner kelvin. Siden kildene til flareutbrudd og resulterende CMEs i vesentlig grad stråler røntgen- og ultrafiolett lys, kan disse best observeres med instrumenter utenfor vår atmosfære.

De første observasjonene av CMEs i røntgen- og ultrafiolett lys ble gjort fra raketter over atmosfæren. Kontinuerlige observasjoner ble etter hvert utført med blant annet NASAs Orbiting Solar Observatories (OSO)-satellitter og med Apollo Telescope Mount (ATM) på det bemannede romobservatoriet Skylab.

Solare utbrudd og resulterende CMEs i koronaen blir i dag kontinuerlig overvåket og registrert fra en flåte av rombaserte observatorier som inkluderer de japanske Yohkoh- og Hinode-satellittene, Extreme-ultraviolet Imaging Telescope (EIT) ombord på romsonden Solar and Heliospheric Observatory (SoHO), Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI) ombord på Solar TErrestrial RElations Observatory (STEREO), Solar Dynamics Observatory (SDO) og Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS).

Et masseutbrudd fra Solen vil kunne nå Jorden i løpet av to til fem døgn. Hvorvidt en CME eller solvind fra koronahull treffer Jorden avhenger av hastigheten de beveger seg med og hvor på Solen de oppstår.

De kraftigste solstormene av typen «Carrington» treffer heldigvis ikke ofte Jorden, men ultrafiolett stråling, røntgenstråling og CMEs fra mindre dramatiske flareutbrudd kan også føre til betydelig skade på moderne navigasjonssystemer, kraftnett og satellitter.

Det er derfor blitt viktig at solstormer kan varsles. Space Weather Prediction Center (SWPC) for National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) som ligger i Boulder i Colorado, overvåker kontinuerlig det som skjer på Solen og gir prognoser for de kommende tre døgn om og når utbrudd vil treffe Jorden og hva de vil føre til. Likeså gir Space Weather Service Network (SWST) ledet fra European Space Agency (ESA) kontinuerlig informasjon om ulike aktiviteter på Solen. Slike romværvarsler er viktig for å sikre at vårt høyteknologisk baserte samfunn er godt beskyttet.

Den britiske astronomen Richard Carrington (1826–1875) observerte 1. september 1859 et ekstremt kraftig flareutbrudd på Solen som ble etterfulgt av merkbare jordmagnetiske forstyrrelser og en betydelig nordlysaktivitet. Observasjonene viste sammenhengen mellom Solen og jordmagnetiske fenomener.

En lignende kraftig solstorm som fant sted 6. mars 1989, lammet den elektriske krafttilførselen for Quebec i Canada. Et tilsvarende kraftig utbrudd 23. juli 2012 unngikk så vidt å treffe Jorden.

• solvinden
• kosmisk stråling
• romvær
• flares
• nordlys