Solens magnetfelt former de lysende strukturer i dens ydre atmosfære, men det er svært at bestemme feltets fulde retning. Nu har forskere vist, hvordan eksisterende observationer kan bruges til at beregne både styrken og den tredimensionelle retning i områder uden for Solens synlige kant.

Arbejdet blev præsenteret af National Solar Observatory og NCAR den 28. oktober i forbindelse med offentliggørelsen i The Astrophysical Journal Letters. Det er en demonstration på virkelige observationer af en metode, som tidligere var undersøgt teoretisk. Et fortryk havde været tilgængeligt siden september.

Lys og bølger bidrager med hver sin oplysning

Holdet kombinerer polariseret lys med oplysninger om bølger, der bevæger sig gennem koronaen, Solens varme ydre atmosfære. Observationerne kommer fra CoMP og det opgraderede UCoMP ved Mauna Loa Solar Observatory på Hawaiʻi. De to udvalgte observationsdage er 14. oktober 2016 og 1. juni 2022. Nyheden er altså analysen og dens demonstration, ikke nye optagelser fra denne uge.

Den centrale teknik hedder IQUD-inversion. Den tager målinger af lysets intensitet og lineære polarisering og kombinerer dem med et skøn over magnetfeltets komponent i billedplanet, udledt af bølgernes egenskaber. Ud fra de oplysninger søger beregningen efter feltløsninger, der passer til observationerne.

Det giver adgang til mere end en flad tegning af feltets orientering. En retning kan både pege på tværs af billedet og have en komponent ind mod eller væk fra observatøren. Holdets arbejde viser, at man kan udlede tredimensionelle løsninger uden at have målingen af cirkulær polarisering, som normalt bruges til at begrænse komponenten langs synslinjen.

En rumlig beregning er mere end et flot billede

Forskellen kan sammenlignes med at se en skråtstillet pind forfra. Dens aftryk på et fotografi fortæller ikke alene, hvor meget den hælder ind i billedet. Der skal yderligere information til for at bestemme den rumlige retning. Tilsvarende kan en synlig bue i koronaen ikke alene afsløre alle egenskaber ved det magnetfelt, der påvirker plasmaet.

Koronale løkker er lysende strukturer af varmt, elektrisk ladet materiale. UCAR beskriver, hvordan plasma følger magnetfeltets buede linjer og kan danne løkker mange tusinde kilometer over soloverfladen. De er ofte forbundet med solpletter og udsender især ultraviolet stråling. Derfor kræver studiet af dem særlige instrumenter frem for almindelige fotografier i synligt lys.

En magnetisk feltlinje er samtidig en måde at tegne feltets retning på, ikke en fysisk snor. Et beregnet kort bør derfor læses sammen med antagelserne og målingerne bag det. En overbevisende visualisering er ikke i sig selv et mål for, hvor præcist feltet er bestemt.

Kan give modellerne et bedre holdepunkt

Alin Razvan Paraschiv, Zihao Yang, Daniela Lacatus og Momchil Molnar står bag undersøgelsen. Forskerne arbejder på tværs af NSO, NCAR og Southwest Research Institute. Ifølge institutionerne kan observationer af koronaens magnetfelt bruges til at efterprøve modeller, som ellers i høj grad tager udgangspunkt i målinger på Solens synlige overflade.

Det er relevant, fordi magnetiske processer er centrale for soludbrud og rumvejr. Forstyrrelser kan påvirke satellitter, kommunikation, navigation og elektrisk infrastruktur. Et mere realistisk magnetfelt kan være et bedre udgangspunkt for modellerne, men undersøgelsen dokumenterer ikke en bestemt forbedring i varslingstid eller prognosernes træfsikkerhed.

Dækningen er også afgrænset. Betegnelsen global betyder her en omfattende kortlægning i de områder af koronaen, som instrumenternes observationer giver adgang til. Det er ikke en samtidig måling af hele Solens atmosfære fra alle sider.

Åbent for flere prøver

Analyseværktøjer og data er gjort tilgængelige, så andre kan teste og videreudvikle fremgangsmåden. NCAR understreger, at metoden endnu ikke indgår som et standardprodukt i observatoriernes driftsrutiner. Der kræves mere udvikling og validering, før den kan blive rutine.

Fremskridtet er derfor først og fremmest et nyt observationsbaseret holdepunkt for solfysikken. Arkivdata rummer information, som en anden kombination af målinger og beregninger nu gør tilgængelig. Næste opgave er at vise, hvor robust den information er på tværs af flere observationsdage og forskellige forhold på Solen.

Kilder og videre læsning

Har du fundet en fejl? Læs om rettelser.