Ученые раскрыли механизм выброса солнечного ветра из корональных дыр
Астрофизики из России, Австрии и США выявили взаимосвязь между корональными дырами и быстрыми потоками солнечного ветра. Открытие станет основой для работы перспективной космической обсерватории Vigil, которая будет непрерывно следить за активностью светила для прогнозирования геомагнитных бурь. Исследование также позволит делать предсказания космической погоды заранее — не только за несколько часов, но и за несколько дней до солнечного шторма.
Солнечный ветер представляет собой непрерывный поток частиц — электронов, протонов и ядер гелия, которые исходят от поверхности Солнца со скоростью до сотен километров в секунду. Этот бурный поток может распространяться на всю Солнечную систему и достигать нашей планеты, вызывая захватывающие своей красотой полярные сияния и опасные геомагнитные бури. Самые быстрые потоки исходят из корональных дыр — темных и более холодных областей во внешней атмосфере светила. Они представляют собой «окна», которые образуются при размыкании магнитных полей. Сквозь них солнечный ветер способен проходить в межпланетное пространство.
Тем не менее до сих пор точно неизвестно, как именно солнечные дыры влияют на поведение солнечного ветра. Когда быстрые потоки сталкиваются с медленными, они образуют масштабные структуры — так называемые «области коротирующего взаимодействия», которые распространяются в космическом пространстве по мере вращения Солнца. Поскольку светило совершает полный оборот за 27 дней, одна и та же корональная дыра может многократно повторно воздействовать на Землю.
Исследование группы ученых из Сколковского института науки и технологий (Россия), Грацского университета, обсерватории Канцельхоэ (Австрия) и Колумбийского университета (США) позволило определить механизм, с помощью которого корональные дыры влияют на формирование высокоскоростных потоков солнечного ветра.
Специалисты смогли ответить на ключевой вопрос: почему измерения скорости солнечного ветра в точке Лагранжа L5 отличается от скорости в точке L1, которая находится на орбите Земли? Оказалось, что на это влияют три основных фактора: общее влияние нескольких небольших корональных дыр, их расположение на поверхности светила и положение на орбите спутников, которые ведут наблюдения.
В связи с этим спутники, расположенные на пути солнечного ветра, регистрируют более высокую скорость потоков, чем те, которые находятся под углом. По данным исследователей, прямое воздействие на спутники фиксируется, если поток исходит из небольших корональных дыр при более высоких солнечных широтах, при этом влияет на эффект и разница в расположении аппаратов. В то же время ветер из более крупных корональных дыр распространяется по всей гелиосфере более равномерно.
Ученые сделали вывод, что расположение аппаратов в точке Лагранжа L5, которая находится на 60° позади Земли по орбите, можно будет с большей точностью определять момент, когда солнечный ветер достигнет нашей планеты. Это позволит делать прогнозы не только более точными, но и заблаговременными — за несколько суток вместо нескольких часов. Если знать о магнитной буре заранее, можно защитить от негативного воздействия спутники, авиационную технику, а также наземные электросети и другие технологические системы.
В точку L5 системы Солнце — Земля в начале 2030-х годов планируется отправить солнечную обсерваторию Vigil Европейского космического агентства (ЕКА). Она будет наблюдать за Солнцем, его солнечной короной и межпланетной средой, чтобы заранее предупреждать о росте солнечной активности.
Ранее ученые из Сколтеха совместно с иностранными коллегами представили технологию искусственного интеллекта для анализа наблюдений за Солнцем. Технологии машинного обучения способны автоматически обрабатывать большое количество информации и корректировать погрешности телескопов, извлекая максимум из полученных сведений для совершения новых открытий.
Самое популярное
