• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.01.2023
Сколтех
4 941

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 / Автор: Ольга Кузьмина

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
Предстоящие мероприятия
27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

Вчера, 10:21
ПНИПУ

Эксперты ПНИПУ рассказали, когда чай появился в России, в чем различие его сортов и какой самый полезный, чем «чайный» кофеин отличается от «кофейного», почему напиток с молоком эффективнее в профилактике рака, чем опасен заваренный с вчера настой и как злоупотребление чаем отразится на состоянии зубов.

Вчера, 20:00
Андрей

Геологи решили изучить, как менялась река Нил в эпоху голоцена и как эти изменения связаны с древним климатом. Для этого ученые пробурили 81 скважину возле города Луксор и по извлеченным кернам проанализировали осадконакопление реки. Вероятно, трансформация Нила влияла на жизнь древнеегипетских обществ.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

Вчера, 07:08
Мария Азарова

Ученые выявили генетическую мутацию, ответственную за напоминающий лакричные конфеты «салмиак» окрас шерсти, который недавно появился у домашних кошек в Финляндии.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
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: