Ученые совершили потенциально важный прорыв в науке о Солнце, который может помочь более точно предсказывать опасные солнечные вспышки благодаря открытию, сделанному обсерваторией НАСА «Солнечная динамика» (SDO).
На протяжении многих десятилетий ученые сталкивались с проблемами, связанными с непредсказуемостью солнечных вспышек. Эти внезапные извержения высокоэнергетического излучения иногда могут создавать помехи для космических систем связи и потенциально влиять на важнейшие объекты инфраструктуры на Земле.
В ходе исследования, финансируемого Управлением научных исследований ВВС США, удалось успешно идентифицировать явление неустойчивого мерцания, которое проявляется в корональных петлях — дугообразных структурах, которые появляются в экстремальных слоях атмосферы Солнца всего за несколько часов до вспышки.
Новое открытие может стать надежной системой раннего предупреждения для прогнозирования потенциально разрушительных вспышек на Солнце.
Неравномерное мерцание и солнечные вспышки
Корональные петли хорошо известны в физике Солнца и представляют собой характерные аркообразные структуры, состоящие из плотной плазмы, сформированной и удерживаемой магнитными потоковыми трубками. Иногда формирующиеся в течение периодов, длящихся до нескольких дней, эти массивные структуры могут простираться на впечатляющие расстояния, иногда превышая 100 000 км в длину.
По словам гелиофизика Эмили Мейсон из компании Predictive Sciences Inc. в Сан-Диего, возглавившей исследования, связанные с этим открытием, флуктуации яркости, наблюдаемые в этих корональных петлевых структурах, могут значительно улучшить наши возможности по мониторингу и прогнозированию явлений космической погоды.
Помимо защиты земных объектов, улучшение способности предсказывать события космической погоды может обеспечить значительную защиту космонавтов, работающих на орбите, и космических приборов, таких как спутники, которые также могут пострадать от опасной солнечной активности.
Команда Мейсона проанализировала данные почти 50 мощных солнечных вспышек и обнаружила, что корональные петли, возникающие над вспыхивающими регионами, вызывают неустойчивое мерцание в крайнем ультрафиолетовом свете перед вспышками гораздо чаще, чем исследователи наблюдают в не вспыхивающих регионах.
Обсерватория солнечной динамики НАСА предоставила важнейшие данные, которые позволили команде проследить за изменениями яркости корональных петель в различных диапазонах длин волн крайнего ультрафиолетового света. В ходе наблюдений Мейсон и его команда выяснили, что в течение нескольких часов, предшествующих вспышке на Солнце, активность мерцания значительно возрастает, что указывает на потенциальную связь между частотой колебаний и интенсивностью последующей вспышки.
«Мы обнаружили, что часть экстремального ультрафиолетового излучения над активными областями беспорядочно мерцает в течение нескольких часов перед солнечной вспышкой», — говорится в заявлении Мейсона. «Полученные результаты очень важны для понимания вспышек и могут улучшить нашу способность предсказывать опасную космическую погоду».
Более точное предсказание сильных солнечных вспышек
До сих пор ученые в основном полагались на анализ магнитных полей Солнца, чтобы помочь им предсказать время и силу солнечных вспышек. Другие методы также включают мониторинг более широких закономерностей в корональной активности. Однако Мейсон и ее коллеги утверждают, что теперь исследователи смогут отслеживать хаотические колебания яркости корональных петель, чтобы лучше прогнозировать сильные солнечные вспышки.
Основываясь на новом открытии, команда Мейсон считает, что теперь ученые смогут предсказывать вспышки с точностью 60-80 процентов. Это позволит ученым предупреждать о вспышках на Солнце за шесть часов до их возникновения.
По словам Сета Гарланда из Технологического института ВВС, который также принимал участие в новом исследовании, «многие разработанные схемы прогнозирования все еще предсказывают вероятность вспышек в определенный период времени, а не обязательно точное время».
Кара Книевски, ведущий автор новой статьи, в которой подробно описывается работа команды, подчеркивает, что поиск периодов хаотического поведения в выбросах корональных петель обеспечивает более последовательную прогностическую метрику.
«Корона Солнца — это динамичная среда, и каждая солнечная вспышка подобна снежинке — каждая вспышка уникальна», — сказала Книевски.
По словам Книежевски, аспиранта Технологического института ВВС, команда обнаружила, что сосредоточение поиска на периодах, когда наблюдалось особенно хаотичное поведение, помогло исследовательской группе разработать «гораздо более последовательную метрику и может также коррелировать с тем, насколько сильной будет вспышка».
Полученные командой данные также позволяют предположить, что более сильные вспышки могут достигать пика раньше в цикле мерцания, хотя для подтверждения корреляции, вероятно, потребуются дальнейшие наблюдения.
От исследований к реальным приложениям
Основываясь на своих выводах, группа надеется, что будущие исследования смогут опираться на эти наблюдения для разработки автоматизированных систем, которые могут отслеживать корональные петли в реальном времени на предмет колебаний яркости. Это могло бы стать многообещающим средством раннего предупреждения до того, как произойдут солнечные вспышки.
В идеале такая система должна быть включена в существующие системы мониторинга космической погоды, что позволит обезопасить космонавтов, космические корабли и важнейшие объекты инфраструктуры, которые могут быть повреждены в результате интенсивной солнечной активности на Земле.
«Предыдущая работа других исследователей сообщает о некоторых интересных прогностических метриках», — сказал соавтор исследования Вадим Урицкий, научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда в НАСА. «Мы могли бы развить это и придумать хорошо проверенный и, в идеале, более простой индикатор, готовый к переходу от исследований к эксплуатации».
Совершенствуя подобные методы в ближайшие годы, ученые, возможно, наконец достигнут того момента, когда более точные предсказания явлений космической погоды позволят проводить более безопасные и комплексные исследования на орбите.
Результаты работы команды были опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.
Читайте все последние новости астрофизики на New-Science.ru
