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科学家们已经学会预测对地球人有害的等离子体发射的 3D 轨迹

2024-03-08科学

斯科尔科沃科学技术研究所的研究人员与西北研究协会、格拉茨大学和 Kanzelhöhe 天文台的同事一起开发了创新的 DIRECD(CME 方向调暗推断估计)方法,该方法可以早期估计方向三维空间中日冕物质抛射的传播。这些数据对于减少太阳事件对太空和地球上许多行业和技术系统的负面影响非常重要。

使用 DIRECD 方法对 2011 年 9 月 6 日的日冕物质抛射进行 3D 重建,并对其传播方向进行了早期估计。黑色直线是 DIRECD 锥体的中心轴。球体上的黑色轮廓是太阳盘上的变暗区域 。

研究结果将发表在【天文学与天体物理学】杂志上。该文章的预印本可以在 Arxiv.org 上找到。

日冕物质抛射是巨大的等离子体磁性气泡,以每秒数百至数千公里的速度从太阳表面喷发到周围空间。如果这样一个带电粒子气泡冲向地球,那么当穿过地球磁层时,它会引起地磁风暴和极光,这可能会导致太空和地球上技术系统的运行严重中断,并产生辐射对宇航员的危险。

不幸的是,目前在发展的早期阶段检测日冕物质抛射极其困难。一般来说,它只有在发展阶段才能被检测到,当它出现在特殊日冕仪的视野中时,这种日冕仪会产生人造日食的效果,但同时会隐藏太阳盘的几个半径。

为了解决在喷射发展的早期阶段估计三维空间中喷射运动方向的难题,DIRECD 方法直接使用太阳上的喷射痕迹 - 日冕变暗。这些是日冕极紫外图像中的黑点。变暗的出现反映了等离子体喷射过程中日冕中物质的损失。为了在这项研究中开发 DIRECD 方法,科学家们利用了之前的工作,证明了变暗与日冕物质抛射形态之间的关系,并且还展示了利用日冕变暗来检测和研究其早期阶段的抛射的前景。进化。

该研究的第一作者、Skoltech 研究生 Shantanu Jain 坚信,这种新方法为进一步研究开辟了广阔的前景:「我们的方法使我们能够在日冕物质抛射发展的早期阶段估计其传播方向。 ,甚至在机载日冕仪检测到之前。「特别重要的是,仅凭从太阳喷射最初阶段的图像中获得的二维调光数据,我们就可以准确估计其三维参数,特别是其在三维空间中的运动方向」。

「我们的方法对于研究针对地球的排放特别有用。在这些情况下,该方法将解决与根据位于日地线上的日冕仪数据估计抛射参数的困难相关的问题,因为这些仪器主要观察日冕物质抛射的膨胀,而不是其运动方向。现在我们正在接近 11 年太阳周期的峰值,此时太阳活动显着增加,这意味着太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射的数量增加。」该研究的合著者、斯科尔理工学院系统中心主任补充道工程学副教授 Tatyana Podladchikova。

科学家的这一开创性研究为空间天气预报方法和技术的发展开辟了新的前景,从而为利用卫星通信的工业以及航空、电网、通信、交通、管道和应急服务的更稳定运行创造了条件。在太阳活动仍然是影响互连技术系统运行的关键因素的情况下,DIRECD 方法可以显著扩展预测太阳风暴并减少其后果的能力。