Efnisgos í kórónu sólarinnar, CME, út frá gufuhvolfinu, hér séð frá gervihnettinum SOHO.

Sólin sendir frá sér stöðugan sólvind, samfelldan straum hlaðinna efniseinda, út í geiminn. Yfirleitt erum við í öruggu skjóli segulsviðs jarðar en af og til verður sólgos eða eða efnisgos í kórónunni til að margfalda þessa hættulegu geislun. Þessi öflugu sólstormar geta drepið geimfara í geimgöngu, eyðilagt rafeindabúnað í gervihnöttum og jafnvel á jörðu niðri.

Sjóðandi og kraumandi kúla úr mörg þúsund gráðu heitum plasma. Þetta var sú sjón sem blasti við tveimur eftirvæntingarfullum vísindamönnum þegar STEREO-gervihnettirnir sendu fyrstu þrívíddarmyndirnar til jarðar í ársbyrjun 2007. Í fyrsta sinn mátti nú greina hin ýmsu lög í yfirborði sólarinnar í stað hinnar flötu tvívíddarmyndar sem menn hafa orðið að láta sér nægja hingað til. Frá STEREO hafa hvað eftir annað borist myndir af svo tröllauknum sólgosum sem þeyta gríðarmiklum plasma og geislun út í geiminn að vísindamennirnir hafa starað galopnum munni á tölvuskjái sína. Þessar myndir eru þó ekki aðeins hrífandi og ógnvekjandi í senn, heldur jafnframt afar gagnlegar, þar eð vísindamennirnir geta á grundvelli þeirra gert mun áreiðalegri spár um hið svokallað geimveður, sem einmitt ákvarðast af geislun og magni efniseinda sem sólin þeytir frá sér. Geimveður getur m.a. sett gervihnetti úr leik og valdið rafmagnsleysi. Í réttu hlutfalli við það að við þurfum æ meira að treysta á hátækni, skiptir geimveðrið líka stöðugt meira máli hér á jörð - að ekki sé nú minnst á þýðingu þess fyrir fólkið sem hefst við úti í geimnum, nefnilega geimfarana.

Öflugt sólgos getur verið banvænt fyrir geimfara á geimgöngu utan við geislunarhlífar geimfarsins eða geimstöðvarinnar. Það er því mjög mikilvægt að geta spáð fyrir um geimveðrið ef fara á lengra út í geiminn, svo sem til tunglsins, eða jafnvel til Mars.

Nýju þrívíddarmyndirnar gera þó fleira en veita geimförum lengri frest til að koma sér í skjól. Þær koma sér líka vel fyrir vísindamenn á fjölmörgum sviðum, allt frá orkuvinnslu með kjarnasamruna til rannsókna á sólinni sjálfri eða jafnvel svartholum. Í margvíslegum rannsóknum líta vísindamennirnir nú á þessar myndir í leit að svörum við grundvallarspurningum hver á sínu sviði og binda miklar vonir við árangur af þessum nýju myndum af sólinni.

Alls fjórir gervihnettir

STEREO-hnettirnir frá NASA geta séð sólina í ljósi á mismunandi bylgjulengdum. Með því að skoða hinn útfjólubláa hluta litrófsins geta hnettirnir greint segulstrauma í ystu lögum sólarinnar í þrívídd og fylgst með þróun segulsvæða yfir lengri tíma. En STEREO-hnettirnir eru þó ekki þeir einu sem beina sjónum að sólinni um þessar mundir. Í rúman áratug hefur bandarísk-evrópski gervihnötturinn SOHO verið á braut um sólu og skilað af sér margvíslegum og tímamótamarkandi upplýsingum um þessa stjörnu. M.a. vegna þessara upplýsinga er nú þegar unnt að spá fyrir um sólgos með þriggja daga fyrirvara.

Þessum gervihnetti var upphaflega aðeins ætlað að endast í þrjú ár en heldur nú upp á 11 ára afmælið sitt og er þar með búinn að fylgjast með sólinni í heilan 11 ára “sólblettahring”, eða frá því að minnst var af dökkum blettum á sólinni 1996 og yfir það tímaskeið þegar blettirnir urðu flestir árið 2000. Meðal mestu afreka gervihnattarins eru allmargar nánast ótrúlegar myndir af sólblettum, bæði á yfirborði sólarinnar og undir því.

Nýjasti gervihnötturinn í þeim geimflota sem vaktar sólina er fjölþjóðlegi hnötturinn Hinode, en þetta japanska nafn merkir “sólarupprás”. Hinode skoðar einkum ysta lagið, kórónuna, en hún sést almennt fremur illa vegna þess að frá henni stafar mun minna ljósi en ljóshvolfinu, næst fyrir innan.

Þessi hnöttur hefur aðeins verið á braut um sólina í eitt ár en engu að síður þegar náð mörgum góðum myndum af kórónunni, sem vakið hafa óskipta athygli vísindamanna - m.a. eru hér stutt hreyfimyndskeið af sólgosum á stærð við jörðina.

Öllum verkefnunum þremur er það sameiginlegt að þeim er ætlað að afla okkur meiri þekkingar á geimveðrinu og um leið gera mönnum kleift að setja fram áreiðanlegri geimveðurspár en nú er unnt. Sumir vísindamennirnir sem standa að þessari vinnu vilja líkja verkinu við þau tímamót sem urðu í veðurfræði á 6. og 7. áratugnum, þegar framfarir urðu svo miklar að menn gátu sett fram tiltölulega áreiðanlegar veðurspár. Þótt nú megi reyndar tímasetja sólgos nokkuð nákvæmlega fyrirfram, en enn ógerlegt að spá um afl þess eða hraða sólvindsins sem fylgir í kjölfarið.

Duttlungar sólar stýra veðri

Einkum eru það tvö fyrirbrigði á sólinni sem ráða geimveðrinu. Þetta eru sólgos og kórónugos, en í kórónugosum þeytist efni út úr kórónunni. Jarðeðlisfræðilegar ástæður sólgosa eru ekki fyllilega ljósar en þó er vitað að þau stafa af einhvers konar samslætti segulsviða sem iðulega gerist í nánd við sólbletti. Segulsviðslínurnar hegða sér svipað og teygjur. Það getur tognað á þeim og snúist upp á þær, en svo skreppa þær skyndilega saman og losa þá í einu vetfangi alla þá orku sem safnast hafði upp í tognuninni. Þegar öll þessi orka losnar úr læðingi í einu, hækkar hitastig staðbundið upp í margar milljónir stiga og frá svæðinu berst þá mikil geislun á öllu rafsegulrófinu, allt frá útvarpsbylgjum til röntgen- og gammageisla. Meðan á kórónugosi stendur getur sólin kastað út í geiminn mörgum milljörðum tonna af hlöðnum efniseindum á örfáum klukkustundum. Raunar gefur sólin að jafnaði frá sér stöðugan straum hlaðinna efniseinda, sem kallast sólvindur. Efnisþéttni og hraði frá kórónugosum er hins vegar miklu meiri en í sólvindinum.

Sólgosin enn ráðgáta

Vitneskja manna um kórónugosin er tiltölulega ný. Þau sáust fyrst frá fyrstu bandarísku geimstöðinni, SkyLab, um miðjan 8. áratuginn. Nú er vitað að þessi efnisþeyting út úr kórónunni getur bæði orðið í sambandi við sólgos og ein og sér nálægt pólunum. En nákvæmlega hvernig kórónugosin verða, er enn hulin ráðgáta.

Sólgos hafa verið þekkt síðan um miðja 19. öld, en varðandi þau er þó enn furðu margt óljóst. Hvað er það sem veldur sólgosum og hvernig geta þau losað svona miklu orku á svo skömmum tíma? Þessar spurningar hafa ásótt vísindamennina allt frá því að enski vísindamaðurinn og stjórnmálamaðurinn Carrington lávarður varð fyrstur manna til að sjá sólgos árið 1859 þegar hann var að telja sólbletti. Hann sá þá skyndilega tvö ljósskær svæði rétt hjá nokkrum sólblettum. Hann flýtti sér frá til að sækja vitni að atburðinum en þegar hann kom aftur var sólgosið afstaðið.

Þótt Carrington lýsti sólgosinu þannig að það hefði verið mjög hrikalegt, sá hann reyndar ekki nema toppinn á ísjakanum. Langstærstur hluti geislunar frá sólgosi er í formi orkuríkrar röntgen- og gammageislunar, sem mannsaugað greinir ekki. Sýnilegt ljós, sem er miklu orkuminna, er aðeins lítill hluti geislunarinnar. Þess gátu sólgosin leynst fyrir mönnum svo lengi. Á jörðu niðri er heldur ekki unnt að setja upp sjónauka né önnur mælitæki til mælinga á þessum fyrirbrigðum því röntgen- og gammageislar ná ekki inn í gegnum gufuhvolfið. Eini möguleikinn er því sá að skoða sólgosin frá gervihnöttum í geimnum.

Hyggjast líkja eftir sólinni

Það eru reyndar ekki aðeins áhrif sólgosa og kórónugosa á geimveðrið sem vekur áhuga manna á þeim. Hinar öflugu sprengingar hraða för efniseindanna mun meira en næst í öflugustu hröðlum hér á jörð. Allt að helmingur efniseinda frá sólgosum nær hraða sem nálgast ljóshraðann. Öreindaeðlisfræðinga langar mikið til að byggja hraðal sem náð gæti slíkum hraða. Þeir fylgjast því náið með sólgosunum í von um skilning á þeim öflum sem hér eru að verki og hugsanlega í von um að geta líkt eftir þeim. Og á enn öðrum sviðum fylgjast menn af áhuga með nýjustu þekkingu á hinum leyndardómsfullu gosum og hvernig þau ná að skjóta öreindum á svo mikinn hraða. Margir stjörnufræðingar sem fást við rannsóknir á svartholum eða nifteindastjörnum, bíða spenntir eftir niðurstöðum frá gervihnöttunum sem fylgjast með því sem gerist í ytri lögum sólarinnar. Þau öfl sem skjóta efniseindum á þennan mikla hraða í sólgosum, kynnu að vera hin sömu og þau er skjóta efniseindageislum út frá segulmögnuðum rykskífum í kringum svarthol. Vegna þess hve sólin er nálægt okkur má líta á hana sem eins konar rannsóknastofu þar sem hægt er að virða fyrir sér atburði sem annars eiga sér einungis stað í órafjarlægð.

Geimveðrið ógnar tækninni

Bæði sólgos og kórónugos valda reglubundið truflunum á okkar hnetti. Stór sólgos senda hingað röntgengeislun sem eykur á jónun í ytri lögum gufuhvolfsins og það veldur aftur fjarskiptatruflunum. Kórónugosin valda jarðsegulstormum í gufuhvolfinu. Jákvæða hliðin er sú að þessir segulstormar skapa hin fögru norðurljós. Hitt er öllu neikvæðara að þessir sömu segulstormar skaða viðkvæman tækjabúnað í gervihnöttum og geta jafnvel valdið straumrofi á jörðu niðri. Geislunin hitar líka loftið í efstu lögum gufuhvolfsins og það þenst út. Þetta getur haft þær alvarlegar afleiðingar að loftmótsstaða gervihnatta aukist. Þeir missa þá hæð og brenna síðan upp í gufuhvolfinu.

Það er þó ekki bara tæknin sem er í hættu þegar geimgeislun er annars vegar. Þær mjög svo orkuríku efniseindir sem stafa frá kórónugosum og sólgosum geta líka skaddað fólk. Einkum eru það geimfarar og farþegar í mjög háfleygum þotum, sem ekki njóta að fullu verndar gufuhvolfsins og segulsviðsins. Af þessum sökum er farþegaþotum sem að jafnaði fljúga yfir pólana, beint annað þegar sólstormar eru á ferð. Við eru æ meira upp á hátæknina komin og í réttu hlutfalli við það verður samfélag okkar stöðugt viðkvæmara fyrir duttlungum sólarinnar.

Geimskip skapi segulsvið

Þau skakkaföll sem geimveðrið getur valdið hér á jörðinni er þó einber hégómi í samanburði við alveldi þess utan gufuhvolfs og segulsviðs jarðar. Í framtíðinni dugar ekki að treysta á heppnina eina saman til að vernda menn gegn geislun á langferðum um sólkerfið. Nú eru bæði alþjóðlega geimstöðin og geimferjurnar sérstaklega verndaðar gegn geislun með þykkum málmskjöldum, en það þarf dýrar eldflaugar og mikið eldsneyti til að bera þennan þunga út í geiminn og síðan jafnvel áfram til tunglsins eða Mars.

Til að leysa þennan vanda hafa nú breskir vísindamenn sótt hugmyndir til náttúrunnar - og kannski í Star Trek líka. Hugmynd þeirra er sú að láta geimskipin sjálf mynda um sig segulsvið í líkingu við segulsvið jarðar. Segulsviðið myndi sveigja af leið hinar hættulegu efniseindir frá sólinni. Það yrði heldur ekki jafn þungt og málmhlífar nútímans og þar af leiðandi ódýrara að koma því út í geiminn. Það er hins vegar ekki alls kostar einfalt að skapa sér sitt eigið meðbæra segulsvið og bresku vísindamennirnir hafa því tekið upp samstarf við aðra sem vinna að rannsóknum á kjarnasamruna til orkuvinnslu og eru sérfróðir um stýringu segulsviða. Í sameiningu vonast vísindamennirnir til að finna lausn sem geti veitt geimförum framtíðarinnar vernd á ferðum þeirra út í sólkerfið.