Solstormar - Institutet för rymdfysik
Solstormar - Institutet för rymdfysik
Solstormar - Institutet för rymdfysik
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Solstormar</strong><br />
Henrik Lundstedt<br />
<strong>Institutet</strong> <strong>för</strong> <strong>rymdfysik</strong> i Lund<br />
www.lund.irf.se/henrik/
Innehåll<br />
1. Vad är en solstorm <strong>för</strong> något?<br />
2. Vad är en jordmagnetisk storm <strong>för</strong> något?<br />
3. Rymdväderseffekter: Vad händer?<br />
(Vad hände t.ex. under Halloween händelsen 2003?)<br />
4. Förutsägelser och varningar erbjudna idag av<br />
ISES/RWCs.<br />
5. Internationellt samarbete (MSB (Sverige), FEMA (USA))<br />
6. Solgrundforskning (SDO/topologi) måste till <strong>för</strong> att kunna<br />
<strong>för</strong>bättra <strong>för</strong>utsägelser och <strong>för</strong>ståelsen av solstormar.<br />
7. Dagens solväder!
(Strålningsutbrott)<br />
<strong>Solstormar</strong><br />
Solbävningar<br />
Solar flares<br />
(Strålningsutbrott,<br />
(elektromagnetiskt, framme 8min)<br />
3D CME<br />
Koronamassutkastningar<br />
CMEs<br />
(Kolossala plasmamoln)<br />
Koronahål<br />
(Snabb solvind)
Koronamassutkastningar (CMEs) - Data<br />
20 Jan. 2005<br />
17 Jan. 2005<br />
Chocker skapade av snabba<br />
CMEs kan accelerera protoner upp<br />
till 10 -100MeV energier, vilka är<br />
framme inom ungefär en timme.<br />
Halo CMEs är mest<br />
geoeffektiva<br />
Massa(plasma): 5-50<br />
miljarder ton<br />
Antal: 3.5/dag(max), 0.2/<br />
dag (min)<br />
Hastighet: 200-2500 km/s<br />
(snabbast framme inom<br />
17 timmar)
Jordmagnetiska stormar, polarsken...<br />
Norrsken i Texas, Oct 2003.
Elavbrott i Malmö. Kunde ha varit värre!<br />
Orsak: Aktivitet varnades veckor i <strong>för</strong>väg baserat på<br />
bilder av solens baksida och realtids sol/rymdvädersinfo.<br />
Stanford samarbete<br />
elavbrott i södra sverige 21:07, oktober 30, 2003<br />
E-on TV film<br />
H. Swahn
Förutsägesler av jordmagnetiska stormar och<br />
jordmagnetiskt inducerade strömmar
Rymdväderseffekter på teknologiska system<br />
satellit<br />
problem:<br />
orsakade av<br />
cme<br />
protoner, hsps<br />
röntgen flare<br />
upphettning<br />
Kommunication/<br />
flyg problem:<br />
orsakade av<br />
röntgen<br />
flares<br />
elsystem<br />
problem:<br />
orsakade by<br />
cme-,<br />
hsps- and shock<br />
caused<br />
geomag.storms
Rymdväderseffekter<br />
under Halloween händelsen 2003<br />
Satellite anomalies<br />
Deep-Space Missions:Mars Odyssey orbiter, ACE and SOHO,<br />
Startdust,SMART-1, Mars Express: Earth Orbiting Spacecraft:59% missions<br />
experienced effects. $640 million ADEOS-2 spacecraft was damaged. US<br />
defense couldn’t carry out satellite operations<br />
GPS problems<br />
During 15 hours on October 29th and 11 hours on October 30th the GPS<br />
WAAS couldn’t be used. No surveys or oil drillings were possible. TEC<br />
increased 30% on October 28th.<br />
HF communication<br />
problems<br />
Polar flights were not carried out due to communication problems. MacRay<br />
radio had during 130 hours no communication with scientists at Arctic.<br />
Radiation problems<br />
Polar lights<br />
GIC problems<br />
Astronautes onboard ISS had to take precautionary shelter.<br />
Northern Light (Aurora) was seen at Mediterranean latitude, Southern<br />
California and Southern light in Australia.<br />
Malmö, in Sweden, experienced a blackout on October 30th due to strong<br />
GICs.
Radiokommunikation och flyg<br />
Den intensiva solar<br />
flare 2 april, 2005,<br />
orsakade stora<br />
kommunikationsproblem<br />
vilket ledde till att<br />
Continental Airlines<br />
ändrade flygrutten<br />
mellan Hong Kong och<br />
New York.
Protonhändelse December 13 (Lucia dag..)
Realtids<strong>för</strong>utsägelser av jordmagnetiska stormar<br />
(1 tim eller ≈9timmar) och varningar 17tim, 3-7dagars.<br />
Soldata<br />
Solobservationer<br />
med SOHO (stängs<br />
ner 12/4 2011),<br />
STEREO,SDO gör<br />
varningar möjliga.<br />
Solvind observationer ACE<br />
ger <strong>för</strong>utsägelser timmar i<br />
<strong>för</strong>väg.
Hela solen sedd med STEREO<br />
från 6 februari 2011
ISES<br />
WMO<br />
ISES Director: D. Boteler<br />
Deputy Director: H. Lundstedt<br />
http://www.ises-spaceweather.org/
SWPC/NOAA<br />
RWC-USA<br />
Boulder
http://www.lund.irf.se/henrik/<br />
Solstorm och rymdväderseffekter,<br />
3SAT TV, and E.on film.<br />
http://www.lund.irf.se/rwc/<br />
Real-tids GIC prognoser ->
Kan vi klara kraftigare<br />
solstormar-super-solstorm?<br />
Under medioker solfläckscykel (lik 24!)<br />
September 1-2, 1859:<br />
Dst = -1760nT<br />
(Superstorm
Managing Critical Disasters:<br />
The Case of a Geomagnetic Storm<br />
1. Helena Lindberg, Director-General, Swedish Civil<br />
Contingencies Agency (MSB)<br />
2. William Craig Fugate, Administrator, FEMA<br />
3. Thomas J. Bogdan, Director, SWPC, NWS, NOAA<br />
http://www.lund.irf.se/HeliosHome/femamsb.html<br />
ISES presentation av H. Lundstedt
Lärdom från NASA/NOAA<br />
Cycle 24 Prediction Panel<br />
Solfläckstalet ger inte en god beskrivning till<br />
<strong>för</strong>utsägelse av solstormaktivitet eller<br />
cykelstyrka. Nya observationer och ny<br />
grundsolforskning måste till.<br />
MHD<br />
modeller<br />
MHD<br />
modeller<br />
Min Dec. 2008, max 2013 May,<br />
Rz=90, svagaste sedan 1928.
Ny grundsolforskning baserad på<br />
topologisk <strong>för</strong>ståelse<br />
Henri Poincaré geometriserade<br />
fysiken, studerade kvalitativa<br />
lösningar (såsom kurvor) av<br />
diff ekvationer. Fann<br />
kaotiska lösningar, skapade<br />
algebraisk topologi (strukturer<br />
i rummet) osv.<br />
1854 -1912
The omega and alpha effect<br />
BP->BT->BP<br />
Solcykler - topologiskt<br />
6D<br />
(x, y, 0)<br />
P (x, y, 0)<br />
Poincaré maps<br />
Kaos-Maunder minima<br />
IBTI<br />
Period n-1
Nya solobservationer - hela solen, hela tiden<br />
Uppskjutning<br />
av SDO<br />
den 11 februari 2010<br />
16:23<br />
Följde uppskjutningen på min Iphone i a buss i Avignon, Provence
Feb 11, 2010
SDO Helioseismic Magnetic Imager (HMI) observerar<br />
solens rotation, oscillationer och magnetfältet.<br />
Doppler shift<br />
Zeeman<br />
splitting<br />
Differential rotation<br />
(ω)<br />
35 dagar<br />
25 dagar<br />
(27 dagar<br />
sett<br />
från<br />
jorden)<br />
5 min oscillationer Magnetogram<br />
Single Dopplergram<br />
minus 45 images average<br />
fotosfär<br />
solfläckar
Helioseismiska observationer av solar inre har visat:<br />
Var storskaliga magnetfätet återskapas (dynamon verkar),<br />
hastighetsfält under en solfläck, genomträngande magnetisk flux<br />
och “far-side” aktiva områden.
First light observations with SDO<br />
NASA presskonferens, 21 april 2010<br />
(D. Pesnell (NASA) A.Title (AIA/Lockheed) P. Scherer (HMI/Stanford) T. Woods (EVE/CU)
First light observationer med SDO<br />
HMI - P.I. Phil Scherrer (Stanford)
First light observationer med SDO<br />
AIA - P.I. Alan Title (LMSAL) 8th April 2010
<strong>Solstormar</strong> och lokala topologiska <strong>för</strong>ändringar<br />
Solar<br />
flares<br />
Coronal<br />
loops<br />
HMI/AIA/SDO<br />
Solar magnetic fields<br />
HMI/SDO<br />
AIA/SDO<br />
CME<br />
Energin som frigörs vid solstormar i koronan antages vara lagrat i magnetfältet.<br />
Den låga resistiviteten och tidskalor på sekunder <strong>för</strong> diffusionen i koronan kräver<br />
mycket små strömskikt där magnetfältlinjerna kan sammansmältas och klippas<br />
av (reconnection) och därmed topologisk <strong>för</strong>ändring (surgery). De små<br />
strömskikten kan uppnås om fluxtuberna vrids och flätas (braiding). En annan<br />
möjlighet är om magnetfälts nollpunkter uppkommer <strong>för</strong> i närheten, speciellt längs<br />
linjen mellan två nullpunkter (“separator”) sträcks magnetfältet ut.
Knutar, flätor och uppvridning<br />
Invarianter högre ordningen talar om när topologin<br />
ändras och därmed en solstorm fås<br />
Bernhard Riemann<br />
1826-1866
Eruptiv protoberans/CME - Uppvridning<br />
AIA/SDO och LASCO/SOHO 30 mars 2010
Vridet filament - AIA/SDO 2010-12-07
Braiding, upphettning i filament och reconnection
Global solstorm (=solstormar topologiskt<br />
sammanbudna) ger var utbrotten sker<br />
Global solstorm<br />
1 augusti 2010
Global solstorm, 15 ferbuari 2011
Några kommande solforskningsmöten
Dagens och senaste dagarnas solväder<br />
CME impact<br />
0630 UT March 10th<br />
Tack!<br />
Slut<br />
X1.5 class<br />
solar flare<br />
23:23UT<br />
9th March
Change language