Jak się okazuje, na relatywnie krótkim odcinku podróży magnetyczna chmura zwiększyła swoje rozmiary o 21 procent, a temperatura jej wnętrza wzrosła trzykrotnie. Odkrycie to stanowi dzieło zespołu badawczego z University of Iowa i może ono pomóc w wyjaśnieniu,, dlaczego prognozowanie skutków burz słonecznych pozostaje tak dużym wyzwaniem.
Autorzy artykułu zamieszczonego w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society przeanalizowali niezwykłe zjawisko związane z koronalnym wyrzutem masy, do którego doszło 4-5 listopada 2021 roku. W trakcie takich erupcji Słońce wyrzuca w przestrzeń kosmiczną ogromne ilości naładowanej materii, czyli plazmy, przenikniętej polami magnetycznymi. Jeżeli wyrzucona materia dociera do Ziemi, może oddziaływać z jej polem magnetycznym i wywoływać burze geomagnetyczne.
W opisywanym przypadku naukowcy zaobserwowali chmurę magnetyczną, która w drodze przez Układ Słoneczny zachowywała się inaczej, niż przewidywały dotychczasowe modele. Pomiary przeprowadziły dwie sondy kosmiczne: Solar Orbiter oraz Wind. Oba statki znajdowały się niemal na jednej linii łączącej Słońce z Ziemią, dzięki czemu mogły zarejestrować tę samą chmurę magnetyczną na dwóch etapach jej podróży.
Solar Orbiter obserwował ją w odległości około 0,84 jednostki astronomicznej od Słońca, natomiast Wind dokonał późniejszych pomiarów przy około 0,98 jednostki astronomicznej. Przypominam, iż jedna jednostka astronomiczna odpowiada średniej odległości Ziemi od Słońca, wynoszącej około 150 milionów kilometrów. Pomiędzy punktami pomiarowymi chmura pokonała prawie 21 milionów kilometrów. W tym czasie jej rozmiary wzrosły o 21 procent, dlatego astronomowie mówią o tzw. superekspansji.
Takie ustawienie dwóch sond jest rzadkością. Jeszcze trudniej o sytuację, w której oba statki obserwują tę samą erupcję słoneczną z tak korzystnie rozmieszczonych pozycji. Dzięki temu badacze mogli porównać właściwości chmury w różnych punktach jej drogi, zamiast opierać się wyłącznie na pojedynczym pomiarze. Początkowo oddziaływanie chmury z otaczającym ją wiatrem słonecznym doprowadziło do jej kompresji. A czym w ogóle jest wiatr słoneczny? To nieustanny strumień naładowanych cząstek wypływających ze Słońca, który może osiągać prędkość około 1,6 miliona kilometrów na godzinę.
Następnie sytuacja uległa zmianie. Temperatura plazmy wewnątrz chmury wzrosła trzykrotnie, a jej gwałtowna ekspansja osiągnęła prędkość około 192 kilometrów na sekundę. Dla porównania, typowe tempo takiego rozszerzania się wynosi od 50 do 100 kilometrów na sekundę. Zespół badawczy zwrócił również uwagę na zaskakujący szczegół: ciśnienie pola magnetycznego wewnątrz chmury nie zmieniło się mimo jej znacznego powiększenia. To rezultat niezgodny z przewidywaniami dotychczas stosowanych modeli.
Czytaj też: Wiatr słoneczny kryje nieznaną dotąd tajemnicę. Naukowcy z 10 krajów odkryli dziwny wzór
Ustalenia na ten temat są istotne, ponieważ koronalne wyrzuty masy mogą wywoływać silne burze geomagnetyczne, które zakłócają działanie satelitów, systemów nawigacyjnych i łączności radiowej. W ekstremalnych przypadkach mogą również wywoływać problemy w sieciach energetycznych. Skala zagrożenia zależy między innymi od prędkości wyrzutu, jego gęstości oraz orientacji pola magnetycznego.
Lepsze zrozumienie zmian zachodzących w chmurach plazmy podczas podróży przez przestrzeń kosmiczną może zatem poprawić prognozowanie pogody kosmicznej. Jeśli materia słoneczna zmienia rozmiary i właściwości w sposób trudny do przewidzenia, modele oparte na uproszczonych założeniach mogą nie oddawać dokładnie warunków, z jakimi Ziemia zetknie się po nadejściu burzy.
