Учёные из Сколтеха совместно с коллегами из NorthWest Research Associates, Грацского университета, Обсерватории Канцельхоэ и Обсерватории Хвара разработали новые методы использования корональных диммингов, наблюдаемых в солнечной короне, для ранней диагностики мощных выбросов энергии из атмосферы Солнца. Полученные результаты могут помочь в понимании и прогнозировании экстремальных космических погодных явлений, оказывающих непосредственное влияние на многие сферы промышленности и технологические системы в космосе и на Земле: спутники, самолёты, электроэнергетику, коммуникации, транспорт, трубопроводы, аварийные службы. Результаты исследования будут опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics, текст статьи доступен в архиве препринтов Arxiv.org.
Солнце — источник тепла и света для жизни на Земле, но также и эффектов космической погоды. Вспышки на Солнце, а также протуберанцы и выбросы огромных магнитных облаков плазмы могут вызвать геомагнитные бури и яркие полярные сияния. 28 октября 2021 года на Солнце произошла мощнейшая солнечная вспышка, за которой последовал выброс протуберанца и направленный на Землю корональный выброс массы. Однако отследить облако плазмы на раннем этапе развития, к сожалению, невозможно. Как правило, его можно обнаружить уже в развитой стадии, когда оно появляется в поле зрения специальных коронографов, создающих эффект искусственного солнечного затмения, но при этом скрывая солнечный диск на несколько его радиусов.
Видео. Солнечная вспышка 28 октября 2021 года. Данные со спутника GOES-16/SUVI
Учёные подошли к решению этой задачи с другой стороны, и предложили изучать не сами корональные выбросы, а их следы прямо на Солнце — корональные димминги — тёмные пятна, которые можно увидеть, если посмотреть на солнечную корону в экстремальном ультрафиолете. Появление диммингов отражает потерю вещества в короне во время выброса плазмы.
Видео. Данные SDO/AIA (слева) и STEREO/EUVI (справа). Вспышка 28 октября 2021 года. Корональные димминги (тёмные области) и выбросы солнечного волокна (тёмные области) с восстановленными верхними точками (голубой и красный маркеры) и излучением в крайнем ультрафиолетовом диапазоне (яркий фронт). Высота волокна достигает 312 тыс. километров за 37 минут при максимальной скорости 250 км/с. Источник: обработанные изображения из статьи Chikunova et al., 2023
«Мы показали, что корональные димминги не только сигнализируют о начале солнечной бури, но и указывают, будет ли выброс плазмы направлен в сторону Земли ещё до того, как он будет обнаружен коронографом», — говорит первый автор работы, аспирантка Сколтеха Галина Чикунова.
В новой статье, на примере события 28 октября, учёные предлагают передовые методы обработки изображений по данным спутников «золотого века» космических наблюдений — Solar Orbiter, STEREO-A, SDO и SOHO, которые ведут наблюдения за Солнцем с различных точек гелиосферы. Коллектив разработал новый метод оценки эволюции димминга, выполнил 3D-реконструкцию протуберанца, а также провёл 3D-моделирование полностью сформировавшегося магнитного пузыря плазмы. Благодаря такому подходу удалось впервые исследовать взаимосвязи между направлением димминга, траекторией протуберанца и направлением движения коронального выброса массы в космическом пространстве.
Изображение. Соответствие между диммингом (синий контур) и восстановленными формой и направлением коронального выброса массы. Контур димминга полностью совпадает с внутренней частью (синяя сетка) магнитного облака плазмы (зелёная сетка). Источник: Chikunova et al., 2023
«С помощью наших методов на ранних этапах развития солнечной бури из двумерных изображений корональных диммингов мы можем извлечь ценную информацию о направлении выброса солнечного протуберанца и магнитного облака плазмы в трёхмерном пространстве», — отмечает соавтор исследования, доцент Сколтеха и директор Центра системного проектирования Татьяна Подладчикова.
В настоящее время авторы исследования продолжают работу над развитием использования уникального потенциала корональных диммингов для ранней диагностики корональных выбросов массы, их скорости, восстановления солнечной короны, что имеет большое значение для глубокого понимания физики Солнца и прогнозирования космической погоды.
Освещённое в пресс-релизе исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81
