Ученые Сколтеха (Сколковского института науки и технологий) совместно с коллегами из Грацского университета имени Карла и Франца и обсерватории Канцельхох (Австрия) разработали автоматический метод детектирования “корональных диммингов”, или “следов” от корональных выбросов на Солнце, а также доказали, что они являются надежными индикаторами ранней диагностики мощных выбросов энергии из атмосферы Солнца, несущихся с огромной скоростью на Землю. Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal.
Корональные выбросы массы – одно из наиболее ярких проявлений солнечной активности. Огромные облака плазмы, пронизанные магнитными линиями, выбрасываются из атмосферы Солнца в окружающее пространство со скоростями 100-3500 км/с.
Если поток заряженных частиц достигает Земли, в ее атмосфере возникают полярные сияния и магнитные бури. Это может привести к серьезным проблемам в работе электрооборудования и потере сигнала, а больше всего опасности подвержены космические аппараты и космонавты в открытом космосе.
Корональные выбросы массы происходят в атмосфере Солнца, солнечной короне, которая очень разрежена и светит не так ярко, как солнечный диск. Поэтому эволюцию этих взрывных явлений можно наблюдать только с помощью специальных инструментов – коронографов, создавая искусственное солнечное затмение и перекрывая яркое Солнце темным диском. Коронографы, установленные на Земле, не дают точных результатов из-за яркого свечения неба, поэтому обычно их устанавливают на космических аппаратах. На сегодняшний день есть только два коронографа в космосе: на борту спутников STEREO-A и SOHO, а новые подобные миссии ожидаются не раньше, чем через несколько лет. У наблюдений с помощью коронографов есть и существенный недостаток: перекрывая солнечный диск на несколько его радиусов, невозможно разглядеть раннюю эволюцию выброса, а только его форму на развитой стадии.
Но можно подойти к решению этой задачи с другой стороны и изучать не сам корональный выброс, а его “след” прямо на Солнце – корональные димминги. Если наблюдать солнечную корону в ультрафиолете, то можно увидеть провалы в интенсивности – темные пятна, которые связаны с потерей вещества в короне во время выброса плазмы – это и есть димминги. Благодаря уникальной позиции спутников STEREO-A, STEREO-B и SDO впервые удалось сравнить размер и яркость корональных диммингов с разных точек наблюдения. Полученные результаты подтверждают более раннюю работу ученых-соавторов исследования из Грацского университета, где те же димминги были изучены на диске Солнца с помощью изображений спутника SDO.
«Мы показали, что, наблюдая димминги на Солнце, можно на ранних стадиях оценить массу и скорость коронального выброса массы – ключевые параметры, позволяющие предсказать масштаб события и время его ожидаемых последствий на Земле. Это имеет большое прикладное значение для разработки оперативных сервисов космической погоды, а также для будущих космических миссий в точку Лагранжа L5. Космические аппараты будут располагаться на орбите, всегда образуя одно и то же положение вместе с Землей. Это позволит детектировать следы корональных выбросов массы прямо на Солнце, а также прогнозировать параметры мощных выбросов прежде, чем они будут замечены с Земли», – говорит аспирант Космического центра Сколтеха и первый автор исследования, Галина Чикунова.
«Человечество вступает в новую эпоху освоения космического пространства, создания новых космических технологий, которые постепенно переходят в нашу повседневную жизнь. В настоящее время очень важно изучать природу взрывных явлений на Солнце, разрабатывать методы их раннего прогнозирования, чтобы обезопасить наше общество и технологии от опасностей космической погоды, вовремя выключать на время аппаратуру на спутниках, переводить космонавтов в укрытие, отменять спутниковые маневры, авиаперелеты через полярные регионы, сообщать о возможных проблемах с навигацией. И какие бы не бушевали бури, мы желаем вам хорошей космической погоды», – говорит профессор Космического центра Сколтеха, соавтор исследования, Татьяна Подладчикова.
*****
Сколтех – негосударственный международный университет. Созданный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), Сколтех готовит новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, проводит исследования в прорывных областях и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех развивает шесть приоритетов: наука о данных и искусственный интеллект, науки о жизни и здоровье, современные методы проектирования и перспективные материалы, энергоэффективность, фотоника и квантовые технологии, перспективные исследования. Усилия Сколтеха призваны способствовать укреплению технологического превосходства России в приоритетных направлениях.
