solstorm

Solvind er en jevn strøm av partikler fra Solen som strømmer ut i solsystemet med en fart på 400 kilometer per sekund. Strømmen beveger seg langs magnetfelter som er forankret på overflaten av Solen.

Solstormer har mye høyere hastighet enn solvinden, opp mot 2000 kilometer per sekund. Tettheten av partikler i en solstorm er også svært mye høyere enn i solvinden. Partikkeltettheten i solvind er rundt 3 til 10 partikler per kubikkcentimeter (cm³), mens den i en solstorm er mellom 2000 og 18000 partikler per cm³.

Ultrafiolett stråling, røntgenstråling og materie fra solstormer kan føre til betydelig skade på moderne navigasjonssystemer, kraftnett og satellitter.

Solvind og solstormer vekselvirker med magnetfeltet rundt Jorden. Elektriske partikler som treffer og trenger inn i Jordens magnetosfære skaper nordlys og andre geomagnetiske forstyrrelser.

Når jordmagnetiske felt utsettes for dynamisk og magnetisk trykk fra solstormer, presses magnetfeltet øyeblikkelig sammen. Dette fører til strømmer av plasmaskyer (birkelandstrømmer) og til kraftige elektriske strømmer i Jordens magnetosfære.

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

Utbrudd (flares) oppstår i aktive områder på Solen hvor det plutselig skjer en magnetisk omkobling, som er en prosess hvor energi som er bundet i et magnetfelt frigjøres og omdannes til bevegelsesenergi og varme. Dette fører til en eksplosiv økning i temperatur og gasstrykk, og store mengder ionisert gass og magnetfelt slynges ut fra Solen i høy hastighet.

Koronamasseutsendelser er ekstra store utbrudd på Solen. Forkortelsen CME brukes ofte for disse utbruddene (fra engelsk Coronal Mass Ejections). En CME vokser fordi den samler opp materie fra de ytre lagene i Solens atmosfære på vei opp fra soloverflaten. De kraftigste solstormene er knyttet til CME-er og flare-utbrudd i aktive områder på soloverflaten.

Kraftige flareutbrudd medfører bluss av røntgen- og ultrafiolett lys som påvirker og forstyrrer rombaserte navigasjonsinstrumenter. Ytterlig kortvarig bluss av langbølge radiostråling skaper lignende problemer.

Flareutbruddene medfører også forstyrrende skurer av protoner som kan vare i noen dager.

Hyppigheten av CME-er viser en klar sammenheng med Solens elleveårige aktivitetssyklus. I periodene med maksimal solaktivitet kan det registreres fem til seks utbrudd hver dag, mens det i perioder med minimal aktivitet bare forekommer et par utbrudd i uken.

Det kommer kraftige partikkelstrømmer også fra områder i Solens korona hvor magnetfeltet er åpent, såkalte koronahull. I disse områdene er strømmen av partikler kraftige. Her kan hastigheten være nesten dobbelt så stor som i vanlig solvind, og er opphav til geomagnetiske forstyrrelser og nordlys.

Om en CME eller solvind fra koronahull treffer Jorden eller ikke, avhenger av hastigheten partiklene beveger seg med og hvor på Solen de oppstår.

Vår klode blir gjennomsnittlig truffet av 20 solstormer hvert år, som sjelden fører til merkbare forstyrrelser. Kraftige, potensielt skadelige solstormer er sjeldne og uforutsigbare.

Hvis det har riktig retning, kan et stort utbrudd nå frem til Jorden i løpet av to til fem døgn. Det er derfor viktig at solstormer varsles så godt som mulig.

Space Weather Prediction Center (SWPC) for National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) som ligger 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.

Space Weather Service Network (SWST) er ledet av den europeiske romfartsorganisasjonen ESA og gir kontinuerlig informasjon om solaktiviteten. I Norge har UiT – Universitetet i Tromsø og TGO – Tromsø Geophysical Observatory det nasjonale ansvar for varsling av romvær.

Studier av andre stjerner som ligner på Solen har vist at det blir mindre endringer i magnetfeltet når en stjerne blir eldre.

Magnetisk aktivitet på en stjerne henger sammen med stjernens rotasjonshastighet, og rask rotasjon betyr høy aktivitet. Solvind og solstormer fører begge til at Solen jevnlig mister materie. Dermed blir rotasjonshastigheten lavere.

Solen roterte ti ganger raskere da den var nydannet for fire og en halv milliarder år siden. Da var det også mange flere solstormer på Solen enn det er nå.

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).

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).

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.

• solvinden
• kosmisk stråling
• romvær
• flares
• nordlys

• Norwegian centre for space weather