Разработан новый метод 3D-реконструкции взрывных явлений на Солнце

Полученные результаты могут помочь в понимании и прогнозировании экстремальных космических погодных явлений, оказывающих непосредственное влияние на работу технологических систем в космосе и на Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Космическая погода порой важнее погоды на Земле. Солнечные вспышки и корональные выбросы массы, гигантские облака плазмы, распространяющиеся от нашей звезды со скоростью 100-3500 км/с, подобно сверхзвуковому самолету, могут инициировать крупномасштабную магнитозвуковую ударную волну в атмосфере Солнца.

Ударная волна также может путешествовать в межпланетном пространстве и ускорять солнечные энергичные частицы, летящие во всех доступных направлениях, которые представляют большую опасность для космонавтов и спутников. Корональные выбросы массы и связанные с ними ударные волны при встрече с магнитосферой Земли могут вызывать сильные геомагнитные бури и полярные сияния.

Уже сегодня, чтобы спастись от выброса миллиардов тонн электрифицированного газа, который сносит все на своем пути, в некоторых странах выключают антенны спутникового телевидения и другую спутниковую аппаратуру во избежание их неизбежной поломки во включенном состоянии, прекращают любые спутниковые маневры, предупреждают о неправильной работе навигационных приборов, меняют траектории авиаперелетов, а также отменяют их через полюса.

В 2006 году в космос была запущена миссия НАСА STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory), благодаря которой появилась фундаментально новая и уникальная возможность изучения Солнца и крупномасштабных возмущений в солнечной атмосфере. STEREO состоит из двух одинаковых космических аппаратов, один из них обгоняет орбиту Земли, второй чуть отстает.

Это позволяет одновременно наблюдать Солнце из двух разных точек и, таким образом, использовать стереоскопический эффект восстановления трехмерной структуры взрывных явлений на нем, что невозможно выполнить по одиночному измерению.

Ученые из Сколтеха, Грацского университета имени Карла и Франца и Королевской обсерватории Бельгии на основе данных, получаемых со STEREO, разработали новый метод 3D-реконструкции крупномасштабных магнитозвуковых ударных волн, которые наблюдаются в крайнем ультрафиолете и рождаются во время мощных выбросов энергии на Солнце.

«Оценка 3D-структуры и высоты магнитозвуковых ударных волн, наблюдаемых в крайнем ультрафиолете, — нетривиальная задача. Поскольку плазма является оптически прозрачной на наблюдаемых длинах волн, измеряемый сигнал отражает излучение, которое интегрируется вдоль линии зрения спутника, что существенно затрудняет идентификацию объектов на разных изображениях STEREO», — рассказывает первый автор исследования, профессор Сколтеха Татьяна Подладчикова.

Ученым удалось выполнить оценку высоты ударной волны в достаточно сложных условиях, когда оба спутника STEREO наблюдают разные сегменты волны, а также когда волна становится диффузной и сигнал слабеет. Кроме того, 3D-реконструкция позволяет корректно оценить скорость распространения волны.

«Предлагаемый подход основан на комбинации методов геометрии стереозрения с дополнительными тонкими инструментами фильтрации шумов и может быть полезен для изучения и прогнозирования экстремальных космических погодных явлений», — говорит Татьяна Подладчикова.

Работа продолжает исследование, подробнее о котором мы уже писали здесь. 

Сколтех

401 статей

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.

Показать больше