Ученые из Сколтеха и их коллеги из Университета Граца и обсерватории Канцелхёэ (Австрия), обсерватории Хвар (Хорватия) и Бельгийского солнечно-земного центра передового опыта — SILSO, Королевская обсерватория Бельгии представили новый метод прогнозирования силы 11-летний солнечный цикл. Результаты важны для прогнозирования и смягчения последствий космической погоды для космонавтов, пилотов и современных технологических систем как в космосе, так и на Земле. Исследование будет опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
Солнце является источником мощных взрывов, которые могут повлиять на космонавтов и современные технологии в космосе и на Земле. В начале XVII века Галилео Галилей направил свой телескоп на Солнце и открыл солнечные пятна . В 19 веке стало ясно, что солнечные пятна появляются и исчезают с определенной периодичностью, в среднем каждые 11 лет. Солнечные пятна в настоящее время регулярно отслеживаются более чем 80 обсерваториями по всему миру, и исследователи собирают непрерывные записи солнечных пятен на протяжении более четырех столетий, что является самым продолжительным научным экспериментом в истории человечества.
Солнечные пятна — это визуальные проявления мощных магнитных полей, поднявшихся из недр Солнца через его поверхность. Магнитные трубки, несущие солнечное вещество, выходят из одного пятна, образуя гигантскую петлю, и снова выходят на поверхность через другое пятно. Поэтому большинство солнечных пятен образуют пары, которые, подобно магниту, имеют противоположную полярность — одна положительная, а другая отрицательная. В этих петлях накапливается свободная магнитная энергия, которая может внезапно высвободиться, например, в виде вспышки или выброса плазмы.
Всего за несколько минут солнечная вспышка может высвободить в 100 000 раз больше энергии, чем все электростанции на Земле вырабатывают в течение года. Свет от вспышки достигает Земли за восемь минут; плотная атмосфера Земли поглощает опасное излучение вспышки, защищая жизнь на поверхности. Но тем не менее это берет свое, могут нарушаться радиосвязь и GPS. Например, в ноябре 2015 года в Швеции самолеты пропали с радаров из-за солнечной вспышки. А когда солнце находится в штормовом настроении, авиакомпании вынуждены отменять полеты над полюсами, потому что во время штормов отсутствует радиосвязь. Часто сразу после вспышки из солнечной короны выбрасываются плазменные облака.и выброшен в космос. Корональные выбросы массы, гигантские пузыри магнитной плазмы весом в миллиарды тонн, быстро расширяются от Солнца и могут столкнуться с Землей за считанные дни, если ее орбиты пересекутся. Так солнце передает свое настроение нашей планете — бушует геомагнитная буря, появляется северное сияние.
«В настоящее время мы вступили в восходящую фазу нового солнечного цикла (№ 25) и видим, как на Солнце появляется все больше и больше солнечных пятен. Больше солнечных пятен — больше солнечных бурь, вспышек и выбросов корональной массы . Недавно SpaceX запустила 49 спутников в качестве часть интернет-проекта Илона Маска Starlink. Но, к сожалению, большинство CubeSats были потеряны и не вышли на предполагаемую орбиту. Этот отказ стоил более 50 миллионов долларов США и был вызван солнечной бурей. Таким образом, прогнозы солнечной активности чрезвычайно важны для планирования запусков спутников, длительных космических полетов, прогнозирования доз облучения при полетах самолетов и многих других приложений космической погоды, чтобы жить в гармонии с грозовым настроением солнца», — говорит доцент Сколтеха Татьяна Подладчикова, руководитель исследования. ведущий автор.
Авторы недавнего исследования в области астрономии и астрофизики предложили новый метод прогнозирования силы 11-летнего солнечного цикла. Команда показала, что максимальная скорость роста активности солнечных пятен в восходящей фазе солнечного цикла является эффективным предвестником амплитуды солнечного цикла. Используя новый каталог чисел солнечных пятен в полушарии, недавно представленный командой, они показали, что предсказания амплитуд солнечного цикла более точны, когда эволюция солнечной активности рассматривается отдельно для двух полушарий Солнца.
«Солнечное магнитное поле является движущей силой 11-летнего солнечного цикла и энергетических извержений нашего Солнца. Из нашего исследования мы узнали, что можем получить более точные прогнозы солнечной активности, используя данные о солнечных пятнах полушария, которые фиксируют асимметричные и несовпадение по фазе эволюции солнечного магнитного поля в северном и южном полушариях», — говорит соавтор исследования Астрид Верониг, профессор Университета Граца и глава обсерватории Канцелхёэ по исследованию Солнца и окружающей среды.
Сколтех к.т.н. студент и соавтор исследования Шантану Джайн подчеркнул практическую важность своего нового исследования предсказания солнечного цикла: «Это исследование позволяет нам точно определить эволюцию солнечного цикла заблаговременно и подготовиться к экстремальному космическому погодному явлению. . С ростом зависимости от технологий в 21 веке экстремальное явление космической погоды может нарушить нашу повседневную жизнь, поскольку оно может повредить электросети, линии связи и повлиять на Интернет, что приведет к огромным экономическим потерям.Однако эффективные и точные методы прогнозирования космической погоды могут помочь нам предотвратить такие сценарии».
«Наша работа подтверждает высокую важность самостоятельного изучения полушарий Солнца и регулярного сбора данных о них. Также стоит отметить, что наш метод можно использовать в режиме реального времени, мы можем непрерывно прогнозировать амплитуду цикла по развитию восходящей фазы солнечной радиации. солнечного цикла и обновить прогноз, когда последнее значение скорости роста больше, чем предыдущее.С учетом доступных на данный момент данных мы прогнозируем, что нижняя оценка амплитуды текущего солнечного цикла (№ 25) будет 110 ± 26 , что сопоставимо с предыдущим 11-летним солнечным циклом (№ 24)», — говорит соавтор исследования, выпускница магистратуры Сколтеха Ольга Сутырина, которая в настоящее время продолжает свою карьеру в качестве научного сотрудника в компании Schlumberger.
«Такие среднесрочные прогнозы могут основываться только на давно прошедших сериях данных, отслеживающих фактическую эволюцию солнечного цикла на протяжении столетий. В частности, в этой работе использовались преимущества недавно откалиброванного количества солнечных пятен от WDC-SILSO в сочетании с информацией о полушарии, полученной из Гринвичский фотокаталог. Эта комбинация данных создала еще более богатую статистическую базу для построения этой новой методики прогнозирования», — прокомментировал соавтор исследования и глава Всемирного центра данных SILSO Фредерик Клетт.
«И какие бы бури ни бушевали, желаем всем хорошей космической погоды», — заключила Татьяна Подладчикова.
