Ученые предсказывают большие солнечные вспышки

Используя данные обсерватории солнечной динамики НАСА (SDO), ученые разработали новую модель, которая успешно предсказала семь самых больших вспышек на Солнце из девяти за последний солнечный цикл. С дальнейшим развитием модель может быть использована для того, чтобы в один прекрасный день сообщать точные прогнозы об этих интенсивных вспышках солнечного излучения.

По мере своего естественного 11-летнего цикла Солнце переходит от периодов высокой активности к низкой активности и снова к высокой. Ученые сосредоточились на вспышках X-класса, самых мощных из этих солнечных фейерверков. По сравнению с меньшими вспышками, такие большие вспышки относительно редки; в последнем солнечном цикле их было около 50. Но они могут иметь серьезные последствия: от нарушения радиосвязи и работы энергосистемы до угрозы для жизни астронавтов, работающих на орбите Земли. Ученые, работающие над моделированием вспышек, надеются, что однажды их усилия помогут смягчить эти последствия.

Солнце
7 марта 2012 года на краю Солнца появляется солнечная вспышка класса X. Это изображение было получено Обсерваторией солнечной динамики НАСА и показывает тип света, который невидим для человеческих глаз, называемый экстремальным ультрафиолетовым излучением. Фото: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / SDO

Команда ученых под руководством Кани Кусано, директора Института космических исследований окружающей среды Земли в японском университете Нагоя, создала свою модель на некой магнитной карте: наблюдениях SDO за магнитными полями на поверхности Солнца. Их результаты были опубликованы в журнале Science 30 июля 2020 года.

Хорошо известно, что вспышки появляются от горячих точек магнитной активности на поверхности Солнца, называемых активными областями. (В видимом свете они выглядят как солнечные пятна, темные пятна, которые покрывают Солнце.) Новая модель работает путем определения ключевых характеристик в активной области, характеристик, которые, по предположениям ученых, необходимы для запуска массивной вспышки.

Солнечные вспышки, особенно класса X, высвобождают огромное количество энергии. До извержения эта энергия содержится в извилистых линиях магнитного поля, которые образуют неустойчивые дуги над активной областью. По словам ученых, сильно перекрученные линии являются предшественниками самых больших вспышек Солнца. При достаточном скручивании две соседние арки могут объединиться в одну большую двугорбую арку. Это пример того, что известно как магнитное переподключение, и в результате получается нестабильная магнитная структура — немного похожая на закругленную букву «М» — которая может вызвать выброс потока энергии в виде вспышки.

Также важно, где происходит магнитное переподключение, и одна из деталей, которую ученые создали для расчета. Внутри активной области есть границы, где магнитное поле положительно с одной стороны и отрицательно с другой.

«Это похоже на лавину, — говорит Кусано. — Лавины начинаются с небольшой трещины. Если трещина находится высоко на крутом склоне, возможен больший сбой». В этом случае трещина, которая запускает каскад, является магнитным пересоединением. Когда переподключение происходит вблизи границы, существует вероятность большой вспышки. Вдали от границы имеется меньше доступной энергии, и может возникнуть вспышка — хотя, как отметил Кусано, Солнце все еще может выпустить быстрое облако солнечного материала, называемое выбросом корональной массы.

Кусано и его команда рассмотрели семь активных областей из последнего солнечного цикла, которые произвели самые сильные вспышки на обращенной к Земле стороне Солнца (они также сфокусировались на вспышках от части Солнца, которая является самой близкой к Земле, где наблюдения магнитного поля являются лучшими). Наблюдения SDO за активными областями помогли им определить правильные магнитные границы и рассчитать нестабильность в горячих точках. В итоге их модель предсказала семь из девяти суммарных вспышек с тремя ложными срабатываниями. Кусано объяснил, что две модели, которые не учитывала модель, были исключениями для остальных: в отличие от других, активная область, из которой они взорвались, была намного больше и не производила выброс корональной массы вместе со вспышкой.

«Предсказания — главная цель программы и миссий НАСА «Жить со звездой», — сказал Дин Песнелл, главный исследователь SDO в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, который не принимал участия в исследовании. SDO была первой миссией программы «Жизнь со звездой». «Точные прекурсоры, такие как этот, которые могут предвидеть значительные солнечные вспышки, показывают прогресс, который мы достигли в предсказании этих солнечных штормов, которые могут затронуть каждого».

Несмотря на то, что требуется гораздо больше работы и проверки, чтобы привести модели к точке, в которой они позволят делать точные прогнозы, ученые определили условия, которые они считают необходимыми для крупной вспышки. Кусано сказал, что рад получить многообещающий первоначальный результат.

Читайте, как создать у себя дома солнечную электростанцию, а также как правильно записывать звук в домашних условиях.

Смотрите также беспроводные автономные и 4G камеры.


-->