Flarezy słoneczne i CME: Jak Słońce Wywołuje Gmęsową Burzę

Dwa wybuchy, jedna przyczyna

Słońcowy flarz i koronalny masowy wypadek (CME) są często spowodowane tym samym zdarzeniem — nagle zmienionym ułożeniem pola magnetycznego Słońca nad aktywną obszernicą — ale rzucają energię w inny sposób i dotykają Ziemi na całkowicie różnych skalę czasu.

Rekonesans magnetyczny: mechanizm wydania energii

Obszary zasiekowe słoneczne zawierają gęsto zwisane i naciągnięte linie pola magnetycznego, które są rozciągane i obcinane przez rotację różniczkową plasma Słońca pod nimi. Gdy linie pola magnetycznego o przeciwnych kierunkach są sprowokowane do zbliżenia się na tyle blisko, że mogą nagle zacząć skakać i ponownie łączyć się w konfigurację o niższym poziomie energii — rekonesans magnetyczny — przekształca przechowywaną w naciągniętym polu magnetycznym energię magnetyczną bezpośrednio w przyspieszanie cząsteczek, intensywne ciepłowanie i emisję przez całą spektrum elektromagnetyczne, od dźwiękowych do promieni X silnych i gamma, w ciągu minut.

Klasyfikacja flarów: skala GOES X-łuku

Flary klasyfikowane są według maksymalnej gęstości sygnału w pasma X o długości 1-8 Å, pomiaru przeprowadzanego przez satelity GOES, na logarytmicznej skali literowej:

klasa maksymalna gęstość (W/m²) rozmiar względny A od 10⁻⁸ do 10⁻⁷ poziom tła B od 10⁻⁷ do 10⁻⁶ C od 10⁻⁶ do 10⁻⁵ mniej znacząca, mały wpływ na Ziemię M od 10⁻⁵ do 10⁻⁴ może spowodować zakłócenia radiowe X powyżej 10⁻⁴ istotna, najsilniejsza z zapisanych ~X28 (2003) Każda litera reprezentuje czynnik dziesiętny w gęstości sygnału, a cyfra po literze to liniowy mnożnik w tym dziesiątku, więc flara X2 jest dwukrotnie silniejsza niż X1, a dziesięć razy silniejsza od M2. Ta skala pomiaru dotyczy wyjścia X-łuku — sama w sobie nie mówi, czy zdarzenie spowodowało CME, ani w jakim kierunku ma się ono poruszać.

class   peak flux (W/m^2)         relative size
A       10^-8 to 10^-7            background level
B       10^-7 to 10^-6
C       10^-6 to 10^-5            minor, little Earth effect
M       10^-5 to 10^-4            can cause radio blackouts
X       10^-4 and above           major, strongest on record ~X28 (2003)

Eksplodowanie masowe koronowe: miliardy ton plasma

Eksplodowanie masowe koronowe (CME) jest osobnym, znacznie wolniejszym zjawiskiem wybuchowym: ogromna bąbelka magnetyzowanej plasma, często miliardy ton lub więcej, rzucającej się w kierunku zewnątrz korony z prędkościami od kilkuset do około 3000 kilometrów na sekundę. Nie każdy błyskawiczny wybuch powoduje CME, a nie każdy CME jest towarzyszyty silnym błyskawicznym wybuchem, ale największe i najbardziej geoefektywne zdarzenia tendencja ma do tego obu, wywoływanej przez tę samą sytuację rekonwersji.

Dlatego CME musi fizycznie przepłynąć około 150-milion-kilometrowy przestrzenny przeskok do Ziemi, co sprawia, że dotrze do Ziemi znacznie dłużej niż światło i prominencje X-owe błyskawicznych wybuchów, które docierają do Ziemi w okolicach 8 minut: szybkie CME mogą dotrzeć podczas jednego dnia, a typowe zdarzenia trwają od jednego do trzech dni. Ta opóźnienie daje przewidywaczom warunków kosmicznych rzeczywiste, choć nieperfekcyjne, czas na wydanie ostrzeżeń po pomiarze prędkości i kierunku CME za pomocą coronografów.

Co się dzieje, gdy to dotknie: geomagnetyczne burzy i aurory

Jeśli magnetyczny pole CME skierowanego w kierunku Ziemi jest ustawione na północ, przeciwnie do własnego pola wskazującego na północ Ziemi w punkcie kontaktowym, to efektywnie łączy się z magnetyzmem poprzez rekonncjonację na granicy dnia, co prowadzi do geomagnetycznej burzy. Energia wprowadzona do magnetyzmu przyspiesza cząsteczki o ładunku, które spadają po linijkach pola w górne atmosferę blisko pól geograficznych, zderzając się z atomami tlenu i azotu i podniecając je do emisji światła — aurora, zwykle ograniczona do wyższych szerokości geograficznych, ale przesunięta w kierunku równików podczas najmocniejszych burz. Intensywność burzy śledzi się za pomocą indeksu Kp planety (0-9); duże burze mogą również spowodować obwody w długich przewodnikach — sieci energetyczne, kanały transportowe, podmorskie prądy — co jest praktycznym powodem dla monitorowania warunków kosmicznych tak dokładnie jak pogody na Ziemi.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Solar Flare & CME: Magnetic Reconnection i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.