Znaczący koronalny wyrzut masy, CME, wybuchł od strony Słońca, dając nam wspaniały widok na wydarzenie z profilu (17-18 czerwca 2015). Obserwatorium Solar Dynamics Observatory NASA uchwyciło akcję w ekstremalnym świetle ultrafioletowym o długości fali 304 angstremów. Klip wideo obejmuje około czterech godzin wydarzenia. Podczas gdy część plazmy opada z powrotem na Słońce, spojrzenie na koronograf na SOHO pokazuje dużą chmurę cząstek zmierzającą w przestrzeń kosmiczną. Źródło: NASA/SDO
Naukowcy opracowali metodę przewidywania prędkości i czasu przybycia koronalnych wyrzutów masy (CME), zanim całkowicie wybuchną one ze Słońca.
Udoskonalenie to wykorzystuje pomiar wysokości krytycznej w aktywnych obszarach Słońca w celu poprawy dokładność prognoz pogody kosmicznej. Przewidywania te mają kluczowe znaczenie dla ochrony infrastruktury technologicznej Ziemi przed burzami geomagnetycznymi, które mogą zakłócać pracę satelitów, sieci energetycznych i komunikacyjnych.
Prognozowanie pogody kosmicznej
Burze kosmiczne będą wkrótce mogły być prognozowane z większą dokładnością niż kiedykolwiek wcześniej dzięki dużemu postępowi w naszej wiedzy na temat tego, kiedy w Ziemię może uderzyć gwałtowna erupcja słoneczna.
Naukowcy twierdzą, że można teraz przewidzieć dokładną prędkość, z jaką przemieszcza się koronalny wyrzut masy (CME) i kiedy uderzy w naszą planetę – nawet zanim w pełni wybuchnie ze Słońca.
CME to wybuchy gazu i pól magnetycznych wyrzucane w przestrzeń kosmiczną z atmosfery słonecznej.
Ten klip pokazuje stan przed, w trakcie i po erupcji obszaru aktywnego AR11158, przy czym lewy górny panel przedstawia AR na długości fali 171, prawy górny panel to wycinek magnetogramu HMI, a dolny panel to film różnicowy. Źródło: Jhelioviewer
Wpływ burz geomagnetycznych
Mogą powodować burze geomagnetyczne, które mogą siać spustoszenie w technologii ziemskiej na orbicie Ziemi i na jej powierzchni, dlatego eksperci na całym świecie starają się ulepszyć prognozy pogody kosmicznej.
Zdaniem naukowców z Aberystwyth University, którzy zaprezentują swoje odkrycia 19 lipca podczas Krajowego Spotkania Astronomicznego Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego w Hull, postępy takie jak ten mogą znacząco pomóc w ochronie infrastruktury niezbędnej do naszego codziennego życia.
Dokonali swojego odkrycia po zbadaniu określonych obszarów Słońca, zwanych „obszarami aktywnymi”, które charakteryzują się silnymi polami magnetycznymi, w których powstają CME. Naukowcy monitorowali zmiany tych obszarów w okresach przed, w trakcie i po erupcji.
Ten klip przedstawia koronalny wyrzut masy, który wybuchł z AR11158 w drodze na Ziemię i przemieszczał się na zewnątrz w polach widzenia LASCO c2 i c3. Źródło: Jhelioviewer
Znaczenie wysokości krytycznej
Istotnym aspektem, któremu się przyjrzeli, była „wysokość krytyczna” aktywnych regionów, czyli wysokość, na której pole magnetyczne staje się niestabilne i może prowadzić do CME.
„Mierząc, jak siła pola magnetycznego zmniejsza się wraz z wysokością, możemy określić tę wysokość krytyczną” – powiedziała główna badaczka Harshita Gandhi, fizyk zajmujący się energią słoneczną na Uniwersytecie Aberystwyth.
„Dane te można następnie wykorzystać wraz z modelem geometrycznym, który służy do śledzenia prawdziwej prędkości CME w trzech wymiarach, a nie tylko w dwóch, co jest niezbędne do precyzyjnych przewidywań”.
Dodała: „Nasze ustalenia ujawniają silny związek między wysokością krytyczną na początku CME a rzeczywistą prędkością CME.
Różne etapy koronalnego wyrzutu masy, od początku (po lewej), po erupcję (w środku) i podróż w kierunku obiektów takich jak Ziemia w naszym Układzie Słonecznym (po prawej). Źródło: Temmer i in. 2021
Implikacje dla prognoz pogody kosmicznej
„To spostrzeżenie pozwala nam przewidzieć prędkość CME, a co za tym idzie, czas jego przybycia na Ziemię, nawet przed pełną erupcją CME”.
Kiedy te CME uderzą w Ziemię, mogą wywołać burzę geomagnetyczną, która może wytworzyć oszałamiające zorze polarne, często nazywane na półkuli północnej zorzą polarną.
Burze mogą jednak również zakłócać kluczowe systemy, na których codziennie polegamy, w tym satelity, sieci energetyczne i sieci komunikacyjne, dlatego naukowcy na całym świecie ciężko pracują, aby poprawić naszą zdolność do lepszego przewidywania, kiedy CME uderzą w Ziemię.
Wymaga to znajomości dokładniejszej prędkości CME wkrótce po jego erupcji ze Słońca, aby lepiej ostrzegać z wyprzedzeniem o tym, kiedy dotrze do naszej planety.
Zwiększanie dokładności prognoz
Dokładne prognozy prędkości umożliwiają lepsze oszacowanie, kiedy CME dotrze do Ziemi, zapewniając istotne ostrzeżenia z wyprzedzeniem.
„Zrozumienie i wykorzystanie wysokości krytycznej w naszych prognozach poprawia naszą zdolność ostrzegania o nadchodzących CME, pomagając chronić technologię, od której zależy nasze współczesne życie” – powiedział Gandhi.
„Nasze badania nie tylko pogłębiają naszą wiedzę na temat wybuchowego zachowania Słońca, ale także znacząco poprawiają naszą zdolność do prognozowania zdarzeń związanych z pogodą kosmiczną.
„Oznacza to lepsze przygotowanie i ochronę systemów technologicznych, na których polegamy każdego dnia.”
