Solar Atmospheric Modelling

Solens magnetfelt er avgjørende for mange viktige fenomener. Magnetfeltets intrikate struktur, solens aktivitetsykel og hvordan magnetfeltet innvirker på heliosfæren representerer viktige problemstillinger innen (astro)-fysikk som har direkte betydning for vår omgivelse. Solens magnetfelt dannes i dynamoprosesser i solens indre, organiseres til de meget kompliserte mønster av solaktivitet som vi kan observere i solens fotosfære og dominerer strukturen i de ytre lag av solens atmosfære (kromosfære, transisjonslag og korona) som vi kan se ved totale solformørkelser. Vi får i dag en mengde observasjoner fra en rekke solsatellitter og fra avanserte bakkebaserte teleskoper. For å tolke disse observasjonene trenger vi en tilsvarende detaljert modellering av de fysiske prosesser som foregår i de lagene som strålingen kommer fra. Prosjektet "Modellering av solens atmosfære" har gjennom de senere år utviklet de verktøy som trengs for å få til en slik realistisk modellering - en kompetanse som er unik i verdenssammenheng. I hele prosjektperioden har vi utviklet våre simuleringer og arbeidet intenst med sammenligninger med observasjoner fra IRIS satellitten og det svenske solobservatoriet på La Palma (SST). Vi har publisert hele simuleringskuber og gjort data åpent tilgjengelige med detaljerte metadata. Fem artikler med medforfattere fra gruppen ble publisert i 17 Oktober 2014 utgaven av Science og vi fikk og forsidebildet. En serie artikler om hvordan IRIS observasjonene skal tolkes er under utarbeidelse: del I-IX er publisert. Vi har nylig publisert en rekke artikler hvor vi har utvidet den fysiske beskrivelsen slik at den og tar hensyn til at neutrale og ioniserte partikler ikke er fullstendig koblet. Dette fører til en endret oppførsel og vi kan nå forklare hvordan en type jetstrukturer oppstår; et resultat som ble publisert i Science i juni 2017. Blant andre høydepunkt kan nevnes forklaringen av hvordan mindre eksplosjoner, så kalte Ellerman bombs, oppstår (publisert 100 år etter at fenomenet først ble beskrevet av Ellerman) og de første resultatene fra instrumentet CHROMIS koblet til SST. Resultatene fra prosjektet Solar Atmospheric Modelling dannet grunnlaget for opprettelsen av senter for fremragende forskning, Rosseland Centre for Solar Physics, fra 1 november 2017.

Solar magnetism lies at the root of most solar and heliospheric physics. The intricate structure of the solar field, the activity cycle and the influence of the field on the heliosphere represent major quests of (astro) physics which bear directly on the human environment. The sun's magnetic field is generated by enigmatic dynamo processes in the solar interior, is organized into the highly complex patterns of solar activity observed in the solar photosphere, dominates the structure of the outer solar atm osphere (chromosphere, transition region, corona), regulates the solar wind, and affects the whole extended heliosphere into the Earth's upper atmosphere. A wealth of observational data is now available through the highly successful SOHO satellite, the Swedish 1-m Solar Telescope (SST), the Japanese Hinode satellite and the Solar Dynamics Observatory. More data will arrive through the projects under development such as Solar Orbiter, the Interface Region Imaging Spectrotraph (IRIS), the Advanced Technol ogy Solar Telescope (ATST) and the European Solar Telescope (EST). The overwhelming complexity of these new high resolution observations underscores the need for a comensurate effort into theoretical modelling. The project ``Solar Atmospheric Modelling'' aims at being such an effort. Through the first years of SAM we have developed an expertise that is much sought after internationally. We have developed the necessary tools and codes to treat 3D radiation-magneto-hydrodynamics problems with a realistic treatment of the radiation. We participate in various NASA programs. However, financial support from these programs is limited to American expenditures. This project forms a matching group in Norway in order to also locally harvest the investments alread y made. Such a modelling effort is also the ideal complement to the European Data Center for Hinode that is located at the Institute.