Космос под ногами: спецпроект Naked Science о космонавтике и «трудной» нефти
Читать
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24 января
Сколтех
4 074

Разработан метод раннего прогнозирования геомагнитных бурь

4.8

Ученые из Сколковского института науки и технологий, Института астрофизики имени Лейбница (Германия), Грацского университета Карла и Франца и Обсерватории Канцельхоэ (Австрия), Загребского университета и Загребской астрономической обсерватории (Хорватия) разработали метод прогнозирования геомагнитных бурь непосредственно по данным наблюдений за Солнцем. Полученные результаты позволяют увеличить заблаговременность прогноза с нескольких часов до нескольких суток и обеспечить тем самым своевременную защиту инженерных систем на Земле и в космосе от воздействий космической погоды.

Разработан метод раннего прогнозирования геомагнитных бурь / ©Getty images

Результаты исследования опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Из Солнца постоянно истекает солнечный ветер — поток электронов, протонов и ядер гелия, который обдувает Землю и другие планеты солнечной системы. Высокоскоростной солнечный ветер «дует» из корональных дыр на Солнце — тёмных областей с разомкнутыми магнитными линиями, вдоль которых частицы плазмы могут свободно и быстро улетать в космос, оставляя «дыру» в солнечной короне.

Когда быстрый солнечный ветер догоняет и сталкивается с более плотным медленным солнечным ветром, который порождается «спокойной» частью солнечной короны, возникает гигантская структура — так называемая коротирующая область взаимодействия, которая вращается вместе с Солнцем. За несколько дней она может достигнуть орбиты Земли, и стать причиной геомагнитной бури, а также зажечь полярные сияния. А поскольку корональная дыра может через один оборот Солнца, 27 дней, вновь появиться перед нами, быстрый солнечный ветер, который из нее дует, может вызывать геомагнитные бури и полярные сияния, которые будут повторяться каждые 27 дней.

Солнечный ветер достигает Земли приблизительно за 1-5 дней, что обеспечивает некоторый запас по времени для составления заблаговременного прогноза. Однако определить магнитную структуру межпланетного возмущения и, в частности, структуру вызывающей бурю южной компоненты межпланетного магнитного поля (ММП) по солнечным наблюдениям пока не представляется возможным, поэтому предсказать магнитную бурю за несколько дней достаточно сложно. Современные методы прогнозирования геомагнитных бурь, как правило, позволяют составлять лишь краткосрочные прогнозы на несколько часов вперёд на основе измерений солнечного ветра и ММП в близкой к Земле точке Лагранжа L1.

Международная научная группа исследовала крайне актуальный для приложений космической погоды вопрос — возможность прогнозирования геомагнитных бурь, вызванных высокоскоростным солнечным ветром, непосредственно по наблюдениям за Солнцем, — и представила успешные результаты своей работы: ученые предложили прогнозировать геомагнитные бури, используя данные о корональных дырах на Солнце. Полученные результаты позволяют увеличить заблаговременность прогноза с нескольких часов до нескольких суток, что крайне важно для выдачи предупреждений о космической погоде в околоземном пространстве, а также для других приложений космической погоды.

«Мы установили наличие эмпирических связей между полученной по данным спутниковой съёмки площадью корональных дыр на Солнце и скоростью солнечного ветра в точке L1, между картами магнитного поля солнечной фотосферы, построенными по данным дистанционного зондирования, и измерениями in-situ в точке L1, а также связей между площадью корональных дыр, магнитным полем на Солнце и показателями геомагнитной активности. Мы показали, что магнитное поле, распространяющееся от корональной дыры на Солнце в сторону Земли, в более чем 80 процентов случаев сохраняется в неизменном виде, что позволяет вместо измерений магнитного поля в точке L1 использовать поле, полученное на основе наблюдений Солнца.

Кроме того, с целью уточнения прогноза мы включили в модель прогнозирования геомагнитной активности сезонные вариации южной компоненты ММП», — рассказывает ведущий автор исследования, выпускница магистратуры Сколтеха Симона Нитти, которая в настоящее время проходит обучение в аспирантуре Лестерского университета в Великобритании.

«Наше исследование — большой шаг вперёд в моделировании геомагнитной активности и интерпретации наблюдаемых колебаний показателей геомагнитной активности. Как известно, ММП южного направления является важным фактором геомагнитной активности. Южная составляющая магнитного поля Bs в соответствии с полярностью показывает определенную структуру в форме пары очков: когда ММП направлено к/от Солнца, поле усиливается весной/осенью и ослабевает осенью/весной, и мы включили это наблюдение в нашу модель прогноза. Поскольку мы использовали информацию о корональных дырах, каждая из которых имеет определенную полярность, нам было важно использовать соответствующую структуру Bs.

Таким образом, мы поступили вразрез с общепринятой практикой, когда наблюдаемые колебания показателей геомагнитной активности интерпретируют как эффект Рассела — Макферрона, и рассмотрели разделённые по полярности формы Вs, полученные по спутниковым данным. Для половины года полярность Bs в модели Рассела — Макферрона не определена: у ММП, направленного к Солнцу, Bs равна нулю осенью, а у ММП, направленного от Солнца — весной. Использование в качестве входных данных реальных форм полярности Bs позволило нам получить достаточно точную и надёжную модель прогноза», — отмечает соавтор исследования д-р Марио Бандич.

«Сила геомагнитной бури определяется свойствами солнечного ветра, а также «вмороженным» в него магнитным полем Солнца, которое ветер уносит в межпланетное пространство. Однако, как и любой ветер, солнечный ветер капризен и непостоянен, а значит, с трудом поддается прогнозированию.

Наш подход, основанный на использовании информации о солнечных корональных дырах, открывает новую страницу в прогнозировании геомагнитных бурь непосредственно по наблюдениям за Солнцем и позволяет увеличить прогнозный горизонт с нескольких часов до нескольких дней, что чрезвычайно актуально для защиты космической и наземной инфраструктуры и дальнейшего развития исследований космического пространства. И какие бы ни бушевали бури, мы желаем всем хорошей космической погоды», — говорит соавтор исследования, доцент Центра системного проектирования Сколтеха Татьяна Подладчикова. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:09
Сергей Васильев

Венерины мухоловки регистрируют до пяти стимуляций чувствительных волосков, чтобы захлопнуть свою ловушку и начать переваривание. Но уникальный мутант Dyscalculia не может «считать» даже до двух. Ученые показали, что это связано с нарушением восприятия ионов кальция.

Вчера, 16:24
Анна Новиковская

Сегодня популяции многих видов пчел в упадке, и британские исследователи предложили еще один способ спасти этих насекомых: превратить часть кирпичей в стенах домов в «мини-ульи».

Позавчера, 17:19
Александр Березин

Игру 2013 года и выходящий с января 2023 года сериал по ней часто принимают за научную фантастику. То есть произведение, основанное на предположениях, не противоречащих науке. Однако вряд ли дело обстоит таким образом. Проблема в том, что создатели мира The Last of Us слишком некритично подошли как к научному фундаменту, на котором основан их мир постапокалипсиса, так и к тому, что думает наука о самой реальности «постапов». Naked Science пробует разобраться в деталях.

25 января
Сергей Васильев

Компьютерное моделирование двойных систем продемонстрировало, что их планеты способны сохранять стабильные орбиты на протяжении миллиарда лет и даже более. Это повышает шансы на развитие жизни в мирах, напоминающих фантастический Татуин.

Вчера, 11:09
Сергей Васильев

Венерины мухоловки регистрируют до пяти стимуляций чувствительных волосков, чтобы захлопнуть свою ловушку и начать переваривание. Но уникальный мутант Dyscalculia не может «считать» даже до двух. Ученые показали, что это связано с нарушением восприятия ионов кальция.

26 января
Роман Босиков

Ресурсы Земли ограничены, и вопросы о том, где брать их в будущем, возникают уже сейчас. Наиболее подходящим ответом на растущие запросы человека представляется космос с его бескрайними просторами и астероидами, набитыми редкими металлами. Но кто и как планирует добывать руды на «космических булыжниках»? И главное, это вообще реально? Naked Science размышляет о культурном наследии, настоящем и будущем коммерческого освоения астероидов.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: