Hoe weten we wanneer een CME onderweg is naar de Aarde en wanneer deze aankomt?

Wanneer er zware uitbarstingen op de zon gebeuren weet je niet meteen of deze al dan niet naar de Aarde gericht zijn. In dit artikel gaan we even in op de diverse methoden om te bepalen wanneer een coronale massa uitstoot naar de Aarde gericht is en, als extraatje, hoe je kan zien wanneer een coronale massa uitstoot mogelijk zal aankomen op Aarde.

1. Op basis van de proton flux monitor

Op onze website vindt u een grafiek met de hoeveelheid primaire >10MeV zonneprotonen, kortweg de Proton flux monitor. Bij zware uitbarstingen kan er een protonenstorm ontstaan waarbij protonen met bijna de snelheid van het licht de ruimte in gestuurd worden. Na een zware uitbarsting op de Zon zal u op de grafiek kunnen afleiden of er een protonenstorm op gang komt en of er mogelijk een deel van de uitbarsting naar de Aarde is gericht. Let wel dat dit niet een erg goede methode is aangezien het vaak gebeurt dat er wel een verhoging in de protonen te zien is maar dat de coronale massa uitstoot niet aardegericht is. Met deze methode kan u ook niet zien wanneer de coronale massa uitstoot aankomt maar het is wel mogelijk dat de protonenstorm iets aansterkt net voordat de coronale massa uitstoot aankomt.

Afbeelding: Een voorbeeld van de ≥10 MeV zonneprotonen grafiek die je kunt terugvinden op de website. Deze grafiek toont de ≥10 MeV zonneprotonen flux nabij de Aarde op 14 juli 2000 wanneer een zeer zware X5.7 klasse zonnevlam plaatsvond op de Zon. We zien een scherpe stijging in het aantal ≥10 MeV zonneprotonen vanaf 10:35 UTC, slechts 32 minuten nadat de zonnevlam ontstond. Een sterke S3 klasse protonenstorm ontwikkelde zich snel.

2. Op basis van de SOHO/LASCO coronagraaf beelden

De beste methode om uit te zoeken of een coronale massa uitstoot richting de Aarde komt, is met behulp van de LASCO C2 en C3 instrumenten die zich bevinden op de SOHO ruimtesonde. SOHO bekijkt de Zon vanuit het perspectief van de Aarde, hierdoor zijn uitbarstingen richting de Aarde goed te identificeren. Een coronale massa uitstoot die richting de aarde komt, zal op de beelden te zien zijn als een gedeeltelijke of volledige halo. Weet dat de afbeeldingen van SOHO vaak niet live te zien zijn en het duurt vaak enkele uren voordat alle beelden beschikbaar zijn. Het kan dus even duren voordat we zeker weten of een coronale massa uitstoot richting de Aarde komt of niet. De animatie hieronder laat een volledige halo coronale massa uitstoot zien op de beelden van SOHO/LASCO C2.

Hieronder hebben we twee prachtige voorbeelden van hoe een coronale massa uitstoot er uit ziet op de beelden van het SOHO/LASCO instrument. De animatie aan de linkerzijde toont een coronale massa uitstoot, zoals gezien door het SOHO/LASCO C2 instrument, welke naar het noorden gericht is en de Aarde niet raakt. Er is ook geen halo zichtbaar waardoor je snel kan concluderen dat er geen plasmawolk naar de Aarde gericht is. De animatie aan de rechterzijde toont een volledige halo CME zoals gezien werd door het SOHO/LASCO C2 instrument. De buitenste rand van deze coronale massa uitstoot vormt een quasi perfecte cirkel in het beeldveld van het LASCO instrument. Dit kan slechts 2 dingen betekenen: de wolk is gericht recht naar de Aarde, of net volledig weg van ons.

Als we niet zeker zijn of een coronale massa uitstoot, zoals te zien op de LASCO beelden, afkomstig is vanaf de voorkant van de Zon, gaan we beelden raadplegen van de STEREO missie. De STEREO missie bestaat uit twee identieke ruimtesondes met de namen STEREO Ahead & STEREO Behind. Die twee ruimtesondes bekijken de achterkant van de Zon. Als we beelden van SOHO en STEREO met elkaar vergelijken dan kunnen we een 3D representatie van de coronale massa uitstoot maken en dus bepalen of de coronale massa uitstoot naar de Aarde toekomt of zich juist van de Aarde weg begeeft. Zowel de beelden van SOHO als de beelden van de STEREO ruimtesondes kunt u vinden op deze website.

Met al deze beelden kunnen de wetenschappers de vertreksnelheid van de coronale massa uitstoot bepalen en een schatting geven wanneer de coronale massa uitstoot ongeveer moet aankomen op Aarde. Als alle beelden binnen en bekeken zijn kun je de NOAA rapporten lezen en ook de zonnewind modellen bekijken om te zien wanneer de coronale massa uitstoot impact verwacht wordt. Bij noemenswaardige gebeurtenissen zal het Poollicht.be team ook een analyse maken.

3. Op basis van de SIDC Cactus Software

Het Belgische Solar Influences Data Analysis Center (SIDC) ontwikkelde het programma CACTUS, wat staat voor Computer Aided CME Tracking of kortweg coronale massa uitstoot detectie. Dat gebeurt op basis van de SOHO/LASCO beelden waarbij het programma ook de snelheid van de coronale massa uitstoot tracht te bepalen. Naast een video van de coronale massa uitstoot wordt er ook getoond of het een gedeeltelijke of een volledige halo coronale massa uitstoot betreft en men berekent tevens de vertreksnelheid van de coronale massa uitstoot. De vertreksnelheid van de coronale massa uitstoot is belangrijk om de mogelijke aankomsttijd te berekenen.

4. Op basis van de EPAM monitor

EPAM staat voor de Electronen, Protonen en Alpha Monitor en is een instrument dat in de ACE satelliet zit en de electronen en protonen meet die met de zonnewind worden meegevoerd. Het vormt ook een goed instrument om meteen te weten of een uitbarsting op de Zon naar de Aarde is gericht en je zal ook kunnen afleiden wanneer het schokfront zal aankomen. Hieronder vind je een voorbeeld van een EPAM grafiek zoals die eruit kan zien enkele uren na een zonnevlam.

Bij een zware uitbarsting op de Zon worden electronen en protonen de ruimte in geslingerd waarbij de deeltjes vooruit gestuurd worden vóór het schokfront. Al meteen na een zware uitbarsting zie je op de EPAM grafiek een sterke toename in de elektronen grafiek, dit duidt de uitbarsting op de Zon aan, samen met een gestage stijging in de protonen grafiek. Wanneer we dit zien weten we al vrij zeker dat een deel van de coronale massa uitstoot naar de Aarde gericht is. Maar de grote vraag blijft natuurlijk… wanneer komt de coronale massa uitstoot aan bij de Aarde?

Wanneer komt de CME aan bij de Aarde?

Als we de vertreksnelheid kennen van een coronale massa uitstoot dan kunnen we op basis van onderstaande tabel met gemiddelde reistijden snel bepalen wanneer een coronale massa uitstoot ongeveer kan aankomen. Aangezien een coronale massa uitstoot kan vertragen, is dit absoluut geen exacte tijd. Hou er dus rekening mee dat coronale massa uitstoten vaak vele (soms meer dan 6) uren eerder of later aankomen.

CME vertreksnelheid (km/s)	Reistijd (uren)	Dagen	Uren
300	138,88	5	18.88
400	104,16	4	8,16
500	83.33	3	11.33
600	69.44	2	21.44
700	59.52	2	11.52
800	52.08	2	4.08
900	46.30	1	22.30
1000	41.67	1	17.67
1100	37.88	1	13.88
1200	34.72	1	10.72
1300	32.05	1	8.05
1400	29.76	1	5.76
1500	27.78	1	3.78
1600	26.04	1	2.04
1700	24.51	1	0.51
1800	23.15	0	23.15
1900	21.93	0	21.93
2000	20.83	0	20.83
2100	19.84	0	19.84
2200	18.94	0	18.94

Aankomst bepalen aan de hand van de EPAM monitor

De EPAM protonen grafiek blijft gestaag stijgen tot de aankomst van het schokfront. Dit wordt ook de “ramp up” fase genoemd. Enkele uren voordat de coronale massa uitstoot aankomt, zien we een nieuwe stijging in de grafiek en de impact laat dan niet lang meer op zich wachten. Wanneer de grafiek terug piekt, is het schokfront aangekomen. Dit zal duidelijk te zien zijn op de zonnewind en de IMF grafieken. Na de piek zal de grafiek terug dalen naar normale waarden tenzij er nog een coronale massa uitstoot onderweg is naar de Aarde. Op onderstaande EPAM grafiek zie je dit zeer goed: een duidelijke stijging in alle waarden na de uitbarsting waarna alles wat afvlakt met uiteindelijk een nieuwe stijging wanneer het schokfront dichtbij is.

<< Keer terug naar vorige pagina