Zware uitbarstingen 7 maart 2012

In de nacht van dinsdag 6 maart naar woensdag 7 maart 2012 hebben zich kort na mekaar 2 krachtige explosies op de Zon voorgedaan, waarbij telkens een omvangrijke plasmawolk de ruimte in werd geslingerd. (CME) Die wolken met geladen deeltjes zijn deels op weg naar de Aarde. De geschatte snelheid is liefst 2300km/sec! Wanneer deze in de loop van donderdag 8 maart de 150.000.000km tussen Zon en Aarde hebben overbrugd zullen deze wellicht voor een zware verstoring van het magneetveld omheen de Aarde zorgen. Daardoor valt een deel van de beschermende werking van de het magneetveld van de Aarde weg en kunnen die deeltjes massaal onze Aardse atmosfeer binnendringen.

Die geladen deeltjes komen in onze atmosfeer dan in botsing met zuurstof en stikstofatomen. Na die botsingen komt energie vrij onder de vorm van licht, het poollicht. Normaal gebeurt dat dus enkel in de buurt van de polen, maar na krachtige explosies kan het magneetveld dusdanig verstoord worden dat de deeltjes veel zuidelijker de atmosfeer binnenkomen en dus ook wel eens in Limburg noorderlicht kunnen veroorzaken. De laatste spectaculaire vertoning in Limburg dateert al van eind oktober 2003.

Of het uiteindelijk de moeite zal zijn is onzeker, maar dat zal het altijd zijn bij dit soort ruimteweerverwachtingen. We hebben nu eenmaal geen meetinstrumenten dicht bij de Zon, dus de eigenschappen van de deeltjesgolf kunnen we alleen maar trachten te in te schatten.Een dik half uur vooraleer de schokgolven de Aarde bereiken passeren ze de ACE satelliet, welke meetinstrumenten aan boord heeft om de karakteristieken van de zonnewind te meten. Helaas is deze satelliet sterk verstoord door de protonenstorm die reeds bezig is. Daardoor zijn we momenteel 'blind' tot de zonnewind ons bereikt. Vanaf dan kunnen magnetometers op Aarde de verstoring van het magneetveld in kaart brengen. (Op basis van deze metingen wordt de K-waarde bepaald)

In ieder geval ziet het er wel naar uit dat er donderdagavond brede opklaringen verschijnen. Een spelbreker zou wel de volle Maan kunnen zijn, aangezien deze het contrast tussen eventueel noorderlicht en de achterliggende sterrenhemel verlaagt. Maar wie weet... bij een zware geomagnetische storm hoeft die Maan geen probleem te vormen.

Overigens zijn de komende dagen nog meer zware uitbarstingen te verwachten. De zonnevlekkengroep blijft groeien en bevat een zeer complexe magnetische configuratie. Wanneer magnetische veldlijnen in mekaar verstrikt geraken bouwt zich een spanning op totdat er een volgende explosie volgt...

 

De bron van al dat geweld is zonnevlekkengroep 11429:

hmi200

latest_1024_4500

vlek

De explosies veroorzaakten een zeer heldere CME. De twee individuele CME's zijn moeilijk van mekaar te onderscheiden. Omdat de zonnevlekkengroep nog niet helemaal in het midden van de schijf staat is het grootste gedeelte van de plasmawolk niet naar de Aarde gericht. We zien echter dat plasma in alle richtingen wordt weggeslingerd. We spreken in dit geval van een full-halo event. We mogen dus ook hier op Aarde een deel van de deeltjesgolf verwachten.

Op onderstaande satellietopnames is de vertrekkende plasmawolk goed te zien. De Zon en z'n corona zijn hierbij bedekt door een schijf. (De Zon is het witte cirkeltje)

LascoC2X5

Uitgezoomd:

LascoC3X5

Door de protonenstorm zijn deze beelden ondertussen zwaar verstoord. Zit zijn dus hoog-energetische deeltjes die met een veel hogere snelheid zijn weggeslingerd dan de eigenlijke CME die ons in de loop van donderdag zal bereiken. De eerste deeltjes die arriveerden hadden bijna de snelheid van het licht maar het zijn dus geen fotonen.

20120307_1418_c2_512 20120307_1353_c3_512


Dat is het gevolg van de hoge dichtheid aan hoog-energetische protonen die nu reeds inbeuken op de satellieten:

Proton1725

Er is sprake van een S3-"solar radiation storm".

Het NOAA Space Weather Prediction Centre waarschuwt daarbij voor het volgende:

Biological: radiation hazard avoidance recommended for astronauts on EVA; passengers and crew in high-flying aircraft at high latitudes may be exposed to radiation risk.***

Satellite operations: single-event upsets, noise in imaging systems, and slight reduction of efficiency in solar panel are likely.

Other systems: degraded HF radio propagation through the polar regions and navigation position errors likely.

Het is dus beter om niet te hoog te vliegen op hoge breedtegraad vanwege de blootstelling aan een verhoogde straling. Ook satellietcommunciatie kan dus verstoord worden.

 

Die protonen zijn dus tegen zeer hoge snelheid weggeslingerd tijdens de zonnevlam.

Bij zonnevlammen wordt straling over het volledige elektromagnetische spectrum uitgezonden. Van de langgolvige radiogolven tot de kortgolvige X-ray en Gamma-straling.

De sterkte van zonnevlammen wordt uitgedrukt volgens de X-ray schaal. In dit geval betrof het een X5 en X1 zonnevlam, beiden dus zonnevlammen van de sterkste soort:

Xray_1m1

Xray1516

 

Bij dergelijke explosies komt een hoeveelheid energie vrij die tientallen miljoenen keren hoger ligt dan de energie die vrijkomt bij een vulkaanuitbarsting.

Zonnevlammen gaan uit vanuit de corona van de Zon. Dit is de buitenste laag van de Zon, welke een gemiddelde temperatuur van 1 tot 2 miljoen graden Kelvin heeft. Een zonnevlam kan echter een temperatuur hebben van tientallen miljoenen graden Kelvin.

X-rays komen niet door tot binnen de aardse atmosfeer, en zijn dus niet zichtbaar met telescopen vanaf Aarde. Zij worden dus gemeten met telescopen aan boord van satellieten. Radiogolven en straling binnen het optische spectrum kunnen dan weer wel vanaf Aarde gezien worden met telescopen die uitgerust zijn met filters. (Nooit met het blote oog naar de Zon kijken!)

De corona zien we oa. met behulp van metingen door de SDO-satelliet op een golflengte van 171 angstrom. Hierop was de zonnevlam kort na middernacht goed te zien:

171a

De echt zware uitbarstingen zoals X-flares zien we echter het best in het 131 angstrom spectrum:

20120307_005959_2048_0131

 

Ondertussen zijn er ook een aantal simulaties gemaakt die pogen om de aankomsttijd van de CME's in te schatten. Maar meteen zien we dat de simulaties grote verschillen opleveren. Terwijl de ene de aankomsttijd rond 14UTC voorziet komt de andere met een verwachte aankomst rond 21UTC.

anim

430123_345462358829809_238803746162338_977988_367280798_n

 

Dit is 1 van de laatste simulaties op basis van de laatste analyses door het Goddart Space Weather Lab. Volgens deze simulatie zou de schokgolf ons al donderdagochtend bereiken, en dit lijkt me ook de meest betrouwbare inschatting:

godd

Maar uit deze grote verschillen blijkt dus meteen hoe moeilijk het is om de aankomsttijd in te schatten.

Zoals boven reeds gemeld zouden we de schokgolf kunnen zien aankomen met behulp van de ACE satelliet, welke zich op 1,5 miljoen kilometer van de Aarde bevindt. Wanneer de schokgolf arriveert is dat te herkennen aan een sprong in de snelheid van de zonnewind, en een sprong in de sterkte van het magneetveld Bt van de zonnewind. Ook de dichtheid van de deeltjes wordt gemeten. Sinds woensdag 9UTC is de datacommunicatie met de ACE satelliet echter verstoord vanwege de protonenstorm. Die sprong zullen we dus niet kunnen zien:

Swepam_24h

 

Deze satelliet kan ook de richting van het IMF (Bz) meten, waardoor we weten of er een gunstige dan wel ongunstige koppeling tussen het magneetveld rond de Aarde en het magneetveld van de zonnewind zal zijn. Hoe negatiever Bz, hoe meer deeltjes doorheen het magneetveld rond de Aarde onze atmosfeer kunnen binnendringen.

De meting van Bz lijkt momenteel wel nog steeds betrouwbaar. Het is normaal dat deze waarde sterk varieert, maar ook stabiele perioden zijn mogelijk:

Mag_swe_3d

Maar nogmaals: tussen de Zon en ACE is er niets dat ons iets kan vertellen over de aanstormende CME. We kunnen alleen maar afwachten...

Nog 1 ding: Eens dat de deeltjesgolf gearriveerd is en alle parameters meewerken zullen het ook niet op elke locatie op dezelfde breedtegraad op een bepaald moment evenveel deeltjes de atmosfeer binnendringen. Dit gebeurt namelijk eerder in golven met pakketjes. Onderstaand satellietbeeld van de poollichtstorm op hogere breedtes in de nacht van 15 op 16 februari 2012 illustreert dit mooi: de gele vlekken stellen het poollicht voor dat op dat moment werd 'gezien' door de satelliet.

Alle bruikbare gegevens zijn te vinden via deze link.

Uitleg vanuit het NOAA spaceweather center:

Vele opnames en metingen van en na de uitbarsting zijn nog eens uitgebreid te bekijken in dit filmpje:

Ruben Weytjens