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# Physik # Sonnen- und Stellarastrophysik # Astrophysikalische Hochenergiephänomene # Weltraumphysik

Das kosmische Strahlenrätsel von 2017

Ein tiefer Einblick in das ungewöhnliche kosmische Strahlungsereignis von 2017.

O. P. M. Aslam, D. MacTaggart, R. Battiston, M. S. Potgieter, M. D. Ngobeni

― 6 min Lesedauer


Der kosmische Der kosmische Strahleneinbruch von 2017 Strahlung im Jahr 2017 erkunden. Die unerwartete Abnahme der kosmischen
Inhaltsverzeichnis

Kosmische Strahlen sind hochenergetische Teilchen, die durch den Weltraum reisen und die Erde erreichen können. Während die meisten kosmischen Strahlen von der Sonne kommen, stammen viele auch aus dem Bereich ausserhalb unseres Sonnensystems. Diese Teilchen können verschiedene Systeme beeinflussen, einschliesslich Technologie und Umwelt. Der Fluss der kosmischen Strahlen kann sich aufgrund mehrerer Faktoren ändern, vor allem durch die Sonnenaktivität.

Was ist 2017 passiert?

Im Jahr 2017 gab es ein bemerkenswertes Ereignis, das kosmische Strahlen betraf. Als die Sonne sich einem Zeitraum minimaler Aktivität näherte, wurde ein deutlicher Rückgang der Anzahl der kosmische Strahlen-Protonen verzeichnet. Dieser Rückgang hielt etwa ein halbes Jahr an, was ziemlich ungewöhnlich und unerwartet war. Normalerweise sind solche Rückgänge, die als Forbush-Rückgänge bezeichnet werden, kurzlebig und dauern oft nur ein paar Tage. Wissenschaftler waren über diese anhaltende Depression der kosmischen Strahlenzahlen verwundert.

Was ist ein Forbush-Rückgang?

Ein Forbush-Rückgang ist ein vorübergehender Rückgang der Intensität kosmischer Strahlen, der auftritt, wenn der Sonnenwind besonders stark ist, oft während solarer Eruptionen. Dieses Phänomen passiert, weil die magnetischen Felder des Sonnenwinds kosmische Strahlen von der Erde wegdrücken können, was zu einer kurzfristigen Reduzierung ihrer Werte führt. Der Rückgang der kosmischen Strahlen im Jahr 2017 war jedoch viel länger als gewöhnlich, was viele Fragen aufwarf.

Untersuchen der Ursachen

Um zu verstehen, was diesen ungewöhnlichen Rückgang der kosmischen Strahlen verursacht hat, schauten Wissenschaftler in zwei Hauptannahmen. Die erste Idee war, dass es einen vorübergehenden Wechsel in der magnetischen Aktivität der Sonne gab, manchmal als Minizyklus bezeichnet. Die zweite Idee beschäftigte sich mit den Auswirkungen von solaren Ereignissen wie koronalen Massenauswürfen (CMEs) und den Wechselwirkungen zwischen Sonnenwinden.

Die Minizyklus-Hypothese

Ein Minizyklus ist ein Begriff, der verwendet wird, um eine kurze Änderung im magnetischen Feld der Sonne zu beschreiben. Leute, die dieses Feld studieren, haben ähnliche Muster schon mal gesehen, besonders bei einem Ereignis aus dem Jahr 1974, das etwa ein Jahr dauerte. In diesem Fall verbanden Forscher den Minizyklus mit Veränderungen im globalen magnetischen Feld der Sonne. Sie stellten fest, dass diese Veränderungen ohne ein Ansteigen der Sonnenaktivität stattfanden. Die Frage stellte sich: Könnte das Gleiche 2017 passiert sein?

Die Sonnenaktivitäts-Hypothese

Die Sonnenaktivitäts-Hypothese schlägt vor, dass der beobachtete Rückgang der kosmischen Strahlen auf mehrere solare Phänomene zurückzuführen war, einschliesslich CMEs und Bereiche, in denen sich Sonnenwinde mit langsameren Sonnenwinden vermischten. CMEs sind grosse Ausbrüche von Sonnenwind und magnetischen Feldern, die über die Sonnencorona hinausragen. Diese Ereignisse können Hindernisse für kosmische Strahlen schaffen, was zu einem Rückgang ihrer Werte auf der Erde führt.

Die Rolle von CMEs und Sonnenwinden

CMEs können wie grosse Magneten im Weltraum sein. Wenn sie auf die Erde zusteuern, können sie mit kosmischen Strahlen interagieren und deren Intensität verringern. Es gibt auch rotierende Interaktionsregionen (CIRs), die auftreten, wenn schneller Sonnenwind auf langsamere Sonnenwinde trifft. Diese Wechselwirkungen können zusätzliche Rückgänge der kosmischen Strahlenwerte zur Folge haben.

Das interessante an 2017 war, dass die CMEs, die für den Rückgang der kosmischen Strahlen verantwortlich waren, alle aus demselben sehr aktiven Bereich der Sonne kamen. Dieses Verhalten war nicht erwartet worden, da die Sonne sich einem ruhigen Zeitraum nannte Sonnenminimum näherte.

Daten sammeln

Um tiefer in das Rätsel einzutauchen, analysierten Wissenschaftler Daten aus verschiedenen Quellen und verfolgten die Werte der kosmischen Strahlen und die Sonnenaktivität. Sie schauten sich die Protonenflusswerte an, die über verschiedene Zeiträume gemessen wurden, um zu sehen, wie sie sich mit den Veränderungen der Sonnenaktivität verhielten. Diese Analyse half dabei, herauszufinden, welche solaren Ereignisse wahrscheinlich für den beobachteten Rückgang der kosmischen Strahlen verantwortlich waren.

Die Variationen des Protonenflusses

Der Protonenfluss bezieht sich auf die Anzahl der pro Flächeneinheit innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfassten Protonen. In der zweiten Hälfte des Jahres 2017 fanden Forscher heraus, dass der Protonenfluss über mehrere Monate erheblich zurückging. Dies wurde mit Daten des Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) dokumentiert, das auf der Internationalen Raumstation stationiert ist.

Die Daten zeigten, dass die Depression lange genug andauerte, um anzuzeigen, dass es sich um mehr als nur eine kurze Reaktion auf ein einzelnes solares Ereignis handelte. Stattdessen deutete es auf eine Kombination solara Aktivitäten hin, die über die Zeit zusammenarbeiteten, um diesen langanhaltenden Effekt zu erzeugen.

Vergleich des 1974 Minizyklus und der Depression 2017

Obwohl die Idee eines Minizyklus eine Geschichte hat, die mit dem magnetischen Verhalten der Sonne verbunden ist, deuteten die Beweise aus 2017 darauf hin, dass die Sonnenaktivität nicht ignoriert werden konnte. Die Muster von 1974 zeigten eine klare Trennung zwischen magnetischen Veränderungen und solaren Ereignissen. Die Beobachtungen von 2017 hingegen deuteten darauf hin, dass eine starke Sonnenaktivität stattgefunden hatte, was darauf hindeutet, dass die beiden möglicherweise verbunden waren.

Fazit zum kosmischen Strahlenereignis 2017

Zusammengefasst war die signifikante Depression der kosmischen Strahlen, die 2017 beobachtet wurde, mit einer Kombination verschiedener solarer Ereignisse verbunden. Während einige Daten auf ein Verhalten hinwiesen, das einem Minizyklus ähnlich war, sprach das Gesamtbild dafür, dass verschiedene CMEs und Wechselwirkungen mit Sonnenwinden hauptsächlich verantwortlich waren. Dieses Ereignis verdeutlichte die komplexe Beziehung zwischen Sonnenaktivität und kosmischen Strahlen und zeigte, wie das eine das andere stark beeinflussen kann.

Die Bedeutung des Verständnisses von kosmischen Strahlen

Das Verständnis von kosmischen Strahlen ist für verschiedene Bereiche wichtig, einschliesslich der Raumfahrt, der Luftfahrt und sogar für alltägliche Aktivitäten auf der Erde. Hochenergetische Teilchen können Technologien beeinflussen, einschliesslich Satelliten und anderer Kommunikationssysteme. Sie können auch Risiken für Astronauten im Weltraum darstellen, was es wichtig macht, das Verhalten der kosmischen Strahlen genau zu modellieren und vorherzusagen.

Wenn wir in die Zukunft schauen, wird die Forschung zu kosmischen Strahlen weitergehen. Zukünftige Studien könnten andere kosmische Teilchen und deren Modulation erforschen, was zu besseren Schutzstrategien und einem tieferen Verständnis der Funktionsweise des Universums führen könnte.

Abschliessende Gedanken

In der kosmischen Welt sind Überraschungen der Normalfall, und Ereignisse wie das von 2017 erinnern uns daran, wie dynamisch unsere Sonne und der Weltraum sein können. Auch wenn wir vielleicht nicht alle Antworten haben, bringt uns die Suche nach Wissen in diesem Bereich näher, die Geheimnisse des Kosmos zu entschlüsseln, ein Proton nach dem anderen. Also, das nächste Mal, wenn du von kosmischen Strahlen hörst, denk einfach daran: Sie könnten nur die Art des Universums sein, uns auf Trab zu halten!

Ein wenig Humor

Jetzt mal ehrlich, wenn kosmische Strahlen Menschen wären, wären sie wahrscheinlich die ruhigen Typen auf der Party, bis die Sonne ein bisschen Dampf ablässt! Stell dir vor, sie hüpfen rum und versuchen herauszufinden, warum sie plötzlich weniger beliebt sind. "Wo ist der ganze Spass hin?" könnten sie fragen. Naja, kosmische Strahlen, genau wie wir, müssen manchmal mit den Launen der Sonnenwinde klarkommen!

Originalquelle

Titel: The source of the 2017 cosmic ray half-year modulation event

Zusammenfassung: In 2017, as the solar cycle approached solar minimum, an unusually long and large depression was observed in galactic cosmic ray (GCR) protons, detected with the Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), lasting for the second half of that year. The depression, as seen in the Bartel rotation-averaged proton flux, has the form of a Forbush decrease (FD). Despite this resemblance, however, the cause of the observed depression does not have such a simple explanation as FDs, due to coronal mass ejections (CMEs), typically last for a few days at 1 AU rather than half a year. In this work, we seek the cause of the observed depression and investigate two main possibilities. First, we consider a mini-cycle - a temporary change in the solar dynamo that changes the behavior of the global solar magnetic field and, by this, the modulation of GCRs. Secondly, we investigate the behavior of solar activity, both CMEs and co-rotating/stream interactions regions (C/SIRs), during this period. Our findings show that, although there is some evidence for mini-cycle behavior prior to the depression, the depression is ultimately due to a combination of recurrent CMEs, SIRs and CIRs. A particular characteristic of the depression is that the largest impacts that help to create and maintain it are due to four CMEs from the same, highly active, magnetic source that persists for several solar rotations. This active magnetic source is unusual given the closeness of the solar cycle to solar minimum, which also helps to make the depression more evident.

Autoren: O. P. M. Aslam, D. MacTaggart, R. Battiston, M. S. Potgieter, M. D. Ngobeni

Letzte Aktualisierung: 2024-12-19 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2412.14907

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.14907

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

Vielen Dank an arxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.

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