Berita Para Ilmuwan Memprediksi Badai Matahari

Berita Para Ilmuwan Memprediksi Badai Matahari  - Ruang ilmuwan cuaca berlomba untuk mengembangkan teknik baru untuk memprediksi badai matahari yang dapat menurunkan jaringan listrik.  lonjakan depan diharapkan pada tahun 2013.





Tanda pertama dari masalah adalah sinyal macet dari Radio Free Eropa ke Rusia. Berikutnya datang layar spektakuler cahaya utara yang terlihat selatan sejauh Florida dan Kuba. Kemudian satelit yang mengorbit kutub bumi melanjutkan fritz. Tidak lama kemudian, badai matahari besar mulai memukul bumi itu sendiri. Pada pagi hari tanggal 13 Maret 1989, seluruh jaringan listrik di provinsi Quebec di Kanada runtuh, terjun enam juta orang ke dalam kegelapan musim dingin yang akan berlangsung selama sembilan jam dan menyebabkan ratusan juta dolar dalam kerusakan dan pendapatan yang hilang .

Itu dua siklus surya lalu. Pada awal 2013, Matahari diperkirakan akan mencapai puncaknya pada aktivitasnya sekali lagi. Sejak insiden tahun 1989, perusahaan telah memperkuat perlindungan mereka terhadap badai matahari mengambil jaringan listrik. Tapi sejak itu kita juga menjadi lebih bergantung pada teknologi yang sangat yang bisa lumpuh oleh badai matahari - badai besar dapat mempengaruhi komunikasi radio dan sinyal navigasi dari satelit GPS, serta kerusakan satelit dan pesawat ruang angkasa di orbit sekitar Bumi. Selama badai matahari terakhir lalu lintas udara harus kembali diarahkan jauh dari daerah kutub untuk menghindari kehilangan komunikasi. Jika ada yang besar dalam perjalanan, kita perlu tahu tentang hal ini sehingga kita dapat mencoba untuk menghindari krisis utama.

Selama beberapa dekade terakhir, para ilmuwan telah meningkatkan upaya mereka untuk memahami letusan matahari dan cuaca ruang yang dibuat sebagai hasilnya. Ramalan cuaca rinci ruang yang mengantisipasi badai matahari besar akan membantu perusahaan dan departemen pemerintah yang beroperasi grid listrik, telekomunikasi satelit dan stasiun radio.

Tapi akurasi prakiraan saat ini tidak cukup tinggi bagi operator untuk bertindak atas mereka dengan percaya diri. Ruang prakiraan cuaca tentang seakurat sekarang sebagai ramalan cuaca terestrial dua dekade lalu, kata Daniel Baker, direktur Laboratorium Fisika Atmosfer dan Antariksa di University of Colorado di Boulder dan ketua dari laporan 2008 US Space Studi Dewan ke luar angkasa cuaca . Ada banyak ruang untuk perbaikan, "tapi kami sedang mengejar dengan cepat," katanya.

Badai pembuatan bir

Matahari berjalan melalui siklus, di mana jumlah bintik matahari di permukaannya naik dan turun selama sekitar 11 tahun. Ini bercak gelap di permukaan matahari adalah situs dari aktivitas magnetik yang intens. Mereka memancarkan ledakan energi yang disebut jilatan api matahari dan balon berbentuk semburan partikel bermuatan yang disebut coronal mass ejections bahwa ras melalui ruang di beberapa juta mil per jam. Sebagai pendekatan solar maksimum pada 2013, sehingga jumlah bintik matahari, flare matahari dan coronal mass ejections akan naik.

Ini siklus matahari relatif tidak biasa, kata Louise Harra , ahli fisika matahari dari Laboratorium Ruang Angkasa Mullard, di University College London. Selain siklus 11-tahun juga ada siklus yang lebih panjang yang telah menghasilkan 24 apa yang disebut "grand maxima" selama 9.000 tahun terakhir - dan grand terakhir maxima, yang dimulai pada 1920, mencapai akhir. Minimum matahari dalam siklus 11-tahun berjalan berlangsung lebih lama dari yang diharapkan dan menetapkan rekor baru untuk jumlah sunspot rendah pada tahun 2008 dan 2009, sehingga para ilmuwan telah memperkirakan bahwa maksimum matahari tidak akan mengesankan seperti yang sebelumnya. "Kami memperoleh acara besar tapi kami tidak mendapatkan sebanyak kita akan berada di siklus sebelumnya," kata Harra.

Bukan berarti ini harus membuat kita berpuas diri, kata Mike Hapgood, kepala kelompok lingkungan ruang di Ruang RAL , di Didcot, Inggris. Tidak ada bukti bahwa tren jangka panjang mempengaruhi intensitas dari setiap individu ledakan aktivitas matahari, ia menulis dalam sebuah komentar di jurnal Nature . "Kita perlu mengembangkan pengamanan terhadap seluruh rentang peristiwa yang mungkin yang dapat dihasilkan oleh [ejections coronal mass]," katanya.

Jika Bumi tidak menemukan dirinya dalam garis api dari setiap peristiwa besar, kita cukup baik dilindungi dari jilatan api matahari. Medan magnet bumi dan atmosfer melindungi kita dari banyak partikel berenergi tinggi dan radiasi yang mereka hasilkan. Tapi sinar-X mengecam dalam jilatan api matahari dapat menembus jauh ke dalam bagian dari atmosfer atas disebut ionosfer, yang dapat mengganggu gelombang radio, menyebabkan pemadaman radio.

Ejections coronal mass menimbulkan masalah jauh lebih besar. Awan ini plasma dibebankan bergerak melalui ruang dengan kecepatan mendekati 75.000 mil per menit (120.000 km per menit), terus memproduksi partikel energik saat mereka pergi. Matahari memancarkan satu coronal mass ejection per minggu selama minimal surya, tetapi sebanyak tiga per hari selama maksimum surya. Mereka dapat merusak atau menghancurkan satelit di luar perlindungan medan magnet bumi dan memaksa maskapai penerbangan komersial untuk kembali rute penerbangan dari daerah kutub. Dan hal ini bisa terjadi sangat cepat, kata Daniel Baker, "hanya beberapa jam setelah gangguan di Matahari, atau bahkan terkadang kurang."

Ketika sebuah coronal mass ejection bertabrakan dengan Bumi, itu bergetar medan magnet bumi dan dapat menyebabkan badai geomagnetik. Seperti badai bergerak lebih panjang jalur transmisi listrik yang dihasilkannya saat di telepon, menghasilkan panas yang dapat membebani dan ledakan tegangan tinggi transformer, dan membawa kota - atau seluruh daerah - macet. Sama seperti apa yang terjadi di Quebec pada tahun 1989.

Lebih baik perkiraan

Ruang-cuaca hari ini peramal tahu apakah badai matahari akan menabrak bumi sekitar satu atau dua hari sebelumnya. "Itu keadaan seni," kata Yihua Zheng, seorang peramal kepala di NASA Goddard Space Space Flight Center Pusat Cuaca di Greenbelt, Maryland. Zheng dan peramal lain menggunakan data yang dikumpulkan oleh trio pesawat ruang angkasa yang mengorbit untuk mengidentifikasi keberadaan, arah dan kecepatan ejections coronal mass. "Lambat [ejections coronal mass] bisa memakan waktu antara tiga dan lima hari untuk mencapai bumi, tetapi kami lebih peduli tentang yang lebih cepat," katanya, karena mereka cenderung lebih berbahaya.

Zheng adalah bagian dari kelompok mengembangkan teknik komputer, yang dikenal sebagai peramalan ansambel, untuk meningkatkan kemampuan NASA untuk memprediksi path dan dampak badai matahari parah. Peramalan Ensemble sudah digunakan oleh ahli meteorologi untuk melacak cuaca buruk , seperti angin topan, di Bumi, tapi ini adalah pertama kalinya ini akan digunakan untuk memahami cuaca ruang.

Teknik ini akan memungkinkan Zheng dan rekan-rekannya untuk menghasilkan sebanyak 100 prakiraan terkomputerisasi dengan memvariasikan parameter kecepatan, arah dan lain coronal mass ejections dalam model mereka, bukannya terbatas pada satu set surya-badai kondisi, seperti sekarang . Ini akan mengurangi margin kesalahan, yang saat ini berada pada tujuh atau delapan jam, dan mengakibatkan prakiraan lebih handal. Zheng mengharapkan metode peramalan ansambel akan berdiri dan berjalan paling lambat akhir tahun ini - tepat pada waktunya untuk menangkap solar maximum berikutnya.

Namun, peramal akan di keuntungan besar jika mereka bisa memprediksi coronal mass ejection terlebih dahulu, bukan mengejar ke bawah setelah itu meletus. Stathis Ilonidis, seorang mahasiswa pascasarjana di bidang fisika di Universitas Stanford di California, yang melacak gelombang suara yang perjalanan melalui interior Sun untuk memprediksi mana sunspot akan muncul satu atau dua hari sebelumnya. Dan sebagai coronal mass ejections sering kali datang dari bintik matahari, informasi ini bisa membantu sangat besar untuk peramal cuaca ruang angkasa

Dengan beberapa kekhasan yang fisikawan belum sepenuhnya mengerti, gelombang suara berjalan lebih cepat melalui bintik matahari selain melalui sisa interior matahari. Ilonidis mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan gelombang suara untuk perjalanan dari satu titik di permukaan Matahari hingga kedalaman 37.000 mil dan kembali ke titik lain. Rata-rata, dibutuhkan sebuah gelombang suara satu jam untuk bangkit dari satu titik ke titik lain 93.000 mil jauhnya, tapi gelombang suara melewati sunspot bisa mencukur 12 sampai 16 detik dari waktunya. Dengan mengulangi proses tersebut dengan jutaan pasang poin, Ilonidis dapat memetakan sebuah peta yang mengidentifikasi wilayah mana waktu tempuh secara signifikan lebih pendek dari yang diharapkan - lokasi dimana bintik matahari cenderung muncul. "Ini adalah pertama kalinya bahwa kita sebenarnya bisa mendeteksi bintik matahari di dalam matahari," kata Ilonidis.

Ilonidis tidak dapat menjalankan teknik ini secara real time lagi, terutama karena ia tidak memiliki akses ke komputer cukup kuat untuk menjalankan analisis yang hidup, tetapi ia berharap bahwa dalam beberapa tahun mendatang dapat digunakan untuk memindai seluruh permukaan Matahari dan memprediksi pembentukan bintik matahari baru. Seperti sistem peringatan canggih kita bisa membeli beberapa tambahan pemberitahuan hari dari badai matahari yang akan datang.

Dampak Monitor

Setelah badai matahari mencapai Bumi, peramal perlu tahu bagaimana ia akan bereaksi dengan partikel dan medan magnet yang mengelilingi planet ini. Sebuah trio CubeSats, satelit kecil dengan berat sekitar 3kg (£ 6,6) dan dibuat dengan sebagian besar off-rak-komponen, adalah tentang untuk bergabung dengan misi yang lebih besar sudah mengorbit bumi seperti NASA Surya Hubungan Observatorium Terestrial (STEREO).

Misi miniatur-satelit, yang disebut TRIO-CINEMA , merupakan kolaborasi antara Universitas California Berkeley, Kyung Hee University, Korea Selatan, dan Imperial College London. Setiap CubeSats akan membawa dua instrumen: MAGIC, yang akan mengukur variasi medan magnet bumi, dan Stein, yang akan memantau partikel yang bergerak cepat.

MAGIC adalah sekitar ukuran koin pon, membuatnya lebih kecil dan kurang haus kekuasaan dari sensor yang melakukan pekerjaan yang sama di satelit yang lebih besar. "Massa, volume, dan daya semua sangat terbatas dalam pesawat ruang angkasa kecil," kata Robert Lin dari UC Berkeley, yang memimpin misi. Meskipun kurang sensitif, memiliki sensor pada konstelasi CubeSats akan memberikan para ilmuwan gambaran global apa yang terjadi di medan magnet bumi, sesuatu yang tidak mungkin dengan sensor pada pesawat ruang angkasa tunggal. Stein akan memantau kedua partikel bermuatan dan netral saat mereka berinteraksi dengan medan magnet bumi dan sabuk radiasi, memungkinkan para ilmuwan untuk membuat peta dan film mencatat perilaku partikel '.

Para CINEMA pertama CubeSat akan diluncurkan pada musim panas 2012, dengan dua lainnya di kemudian hari dalam setahun. Untuk menekan biaya yang CubeSats akan mencari tumpangan pada misi lain untuk mencapai orbit mereka 600km di atas Bumi. Data dari TRIO-CINEMA akan membantu para ilmuwan memahami perilaku lingkungan Bumi dekat dan pakan ke dalam model peramalan cuaca ruang, kata Lin.

Sistem global

Saat ini, peringatan cuaca ruang dan laporan yang dilakukan secara sedikit demi sedikit. Para peramal Goddard Space Center Penerbangan memberikan ruang informasi cuaca untuk semua misi NASA robot. Sebuah sistem Eropa baru yang disebut SPACECAST memberikan prakiraan radiasi untuk membantu operator satelit melindungi peralatan mereka. Dan NOAA Cuaca Antariksa Pusat Prediksi memberikan peringatan dan prakiraan untuk operator jaringan listrik, penerbangan komersial, operator radio dan perusahaan lain yang membutuhkannya, serta instansi pemerintah.

Tapi cuaca Space Center Prediksi bergantung pada kekuatan data yang tersedia, dan sekarang hanya ada beberapa berdedikasi operasional cuaca ruang pemantauan sistem di seluruh dunia. Baker berpikir seluruh paket sistem pemantauan dan peringatan bisa lebih baik terintegrasi untuk memberikan upaya global untuk melindungi Bumi dari cuaca ruang angkasa. "Mari kita, sebagai bangsa, tetapi juga karena dunia, karena cuaca ruang tidak mengenal batas atau perbatasan, benar-benar kolam sumber daya kami, aset dan menyusun sistem, cuaca ruang jauh lebih berdedikasi operasional seluruh dunia," katanya. Langkah pertama adalah perjanjian internasional untuk berbagi semua data, maka kesepakatan mengamati tanggung jawab setiap negara. "Setiap bangsa bisa melakukan bagiannya dan setiap orang akan mendapat manfaat," katanya.

Sebuah sistem global dapat menawarkan perkiraan disesuaikan dan peringatan, karena tidak setiap industri atau perusahaan memiliki kekhawatiran yang sama tentang berbagai jenis cuaca ruang. Sebagai contoh, sistem militer yang kuat dan dapat beroperasi melalui hampir setiap jenis gangguan dan tidak akan mendapat manfaat dari perkiraan, kata Baker. Tapi operator satelit dan perusahaan listrik bisa mengambil beberapa langkah-langkah mitigasi untuk mengurangi kemungkinan bahwa pesawat ruang angkasa mereka mungkin gagal atau grid mereka mungkin ditutup. "Mereka bisa siap untuk mengalihkan kekuasaan dari satu sektor ke sektor lain. Mereka bisa spin-up lebih back-up kemampuan dan benar-benar badai, terutama jika mereka tahu persis di mana arus elektromagnetik diinduksi paling kuat adalah, "katanya.

Sejak badai 1989 yang tersingkir jaringan listrik Quebec, perusahaan energi Kanada Hydro-Quebec telah memperkuat sistem transmisi untuk menangkis peristiwa berulang. Ini telah meningkatkan tingkat perjalanan melalui jaringan listrik untuk memungkinkan peralatan untuk cuaca gangguan yang lebih besar tanpa mematikan secara otomatis, dan dimasukkan ke dalam tindakan sistem peringatan yang memungkinkan real-time monitoring grid, antara lain. Operator jaringan daya lainnya mencari cara untuk mempersiapkan diri untuk badai matahari besar juga. Grid Nasional di Inggris memiliki rencana yang mencakup mempersiapkan untuk membawa semua transformer ke dalam tindakan untuk mengurangi beban pada yang individu, dan bahkan membuat pemadaman listrik dikontrol untuk mencegah kerusakan pada grid.

Tetapi dunia juga telah berubah. Sekitar dua miliar orang lebih tinggal di planet hari ini daripada tahun 1989. Kami mengkonsumsi lebih banyak energi secara per kapita maka hari ini kita lakukan kemudian dan grid listrik kami penuaan. "Dibandingkan dengan dua puluh tahun lalu - dua siklus surya lalu - jaringan listrik mungkin beroperasi lebih dekat ke tepi," kata Baker. "Jika kita memiliki badai seperti itu minggu depan, saya pikir itu sebuah pertanyaan terbuka tentang bagaimana sistem kekuasaan dunia akan merespon."[bbc]