Team foreslår ny rum-vejrsprognosemetode

Forskere fra Skoltech, universitetet i Graz og Royal Observatory of Belgium har udviklet en metode til at forudsige styrken af ​​den 11-årige solaktivitetscyklus. Resultaterne af denne undersøgelse kan kaste lys over den proces, hvorved magnetiske felter genereres på solen. Dette er nøglen, da disse magnetiske felter påvirker sundheden og driften af ​​forskellige jordbundne enheder.

Efter opfindelsen af ​​teleskopet, astronomer Galileo Galileo, Thomas Harriot, Christoph Scheiner og Jan Fabricius opdagede pletter på solens skive. Men der skulle gå yderligere 250 år, før det blev forstået, at solens adfærd er underlagt 11-årige cyklusser. Den 11-årige periodicitet af solaktivitet blev ved et uheld opdaget i det 19 ^th århundrede af den tyske kemiker Henry Schwabe. Han var glad for astronomi, og ved hjælp af et amatørteleskop, søgte at finde en hypotetisk lille planet inde i Merkurs kredsløb. Han fandt aldrig planeten, men takket være systematiske observationer opdagede han solaktivitetens cyklusser. På nuværende tidspunkt sådanne solpletterobservationer udføres to gange om dagen i løbet af året af observatorier rundt om i verden, og forudsigelsen af ​​den 11-årige solcyklus er meget vigtig i mange områder af menneskelig aktivitet i rummet og på Jorden.

I starten af ​​det 20 ^th århundrede, Den berømte russiske videnskabsmand Alexander Chizhevsky foreslog ideen om rumvejr og lagde grundlaget for fremkomsten af ​​en ny gren af ​​videnskaben, der udforskede forholdet mellem solen og Jorden. Han teoretiserede, at solvind konstant strømmer fra solkoronaen, solens atmosfære. Denne vind er en strøm af ladede partikler, der blæser mod Jorden og andre planeter i solsystemet. Solvinden bærer solens energi, og strækker og fører solens magnetfelt ud i det ydre rum. Som resultat, hele solsystemet påvirkes af solvinden og solens magnetfelt. Og da solen roterer, magnetfeltet i det interplanetariske rum har form af bølgede spiralfolder, som en ballerinas nederdel. Jorden og alle planeterne i solsystemet findes inden for disse folder.

Folk tager regelmæssigt højde for solaktivitetsprognoser. At skifte satellitter til sikker tilstand under aktive begivenheder på solen kan forhindre afbrydelse af driften af ​​solceller og vigtige satellitsystemer. Rumvejr kan udgøre en trussel mod astronauter i rummet, som står over for betydelig strålingseksponering og risiko for strålesyge. Aktive begivenheder på solen kan føre til interferens i udbredelsen af ​​radiosignaler. Rumvejr påvirker de strålingsdoser, som flyselskabets piloter og passagerer modtager, især med transpolære flyvninger. Den rettidige prognose af rumvejr er af stor betydning for luftfartsindustrien og beskyttelsen af ​​en række jordbaserede tekniske systemer, samt til bemandede rumflyvninger og opsendelse af videnskabelige og kommercielle satellitter.

Solens cyklus begynder med fødslen af ​​solpletter på solens poler. Efterhånden som cyklussen udvikler sig, flere solpletter dukker op, bevæger sig fra polerne til solens ækvator. Under pauser i solaktivitet, når solpletter på solen praktisk talt er fraværende, solens magnetfelt ligner en almindelig magnet, med cirkulære magnetiske linier og to poler. Da solens ækvator roterer hurtigere end polerne, under solens rotation, magnetfeltet er sammenfiltret som tråd. Når vi nærmer os den højeste solaktivitet, det sædvanlige magnetfelt med to poler bliver til en masse lokale magnetfelter på solens overflade, i solens atmosfære, de sammenfiltrede løkker, der indeholder solstof.

Disse kan blive smidt ud som blus og koronale masseudstødninger og nå Jorden. Følgelig, under høj solaktivitet, antallet af aktive begivenheder på solen stiger væsentligt. På den anden side, på toppen af ​​sin aktivitet, solens magnetfelt er så stærkt, at det tvinger galaktiske kosmiske stråler ud fra solsystemet. Disse udgør en stor fare for teknologiske systemer i rummet. Hvert 11. år, polerne af solen switch; den sydlige pol træder i stedet for den nordlige, og omvendt. Dette er en kompleks proces, som ikke er fuldt ud forstået. Soldynamomodellen er et af de mest komplekse ikke-lineære problemer i matematisk fysik.

Hver solcyklus er tildelt et nummer; for eksempel, vi nærmer os nu nadiret for den 24. cyklus af solaktivitet. Det videnskabelige mål er at forudsige styrken af ​​den 25. cyklus så tidligt som muligt. Forskere fra Skoltech, universitetet i Graz og Royal Observatory of Belgium har udviklet en metode, der gør det muligt at forudsige styrken af ​​den næste 11-årige cyklus langt forud for, hvad man tidligere troede var muligt – nemlig, under toppen af ​​den nuværende solcyklus. Med andre ord, når den nuværende solcyklus topper, og solens poler bytter plads, forskere vil vide, hvor stærk den næste 11-årige cyklus vil være.

Disse opdagelser bidrager til studiet af soldynamoen. Analysen afslørede, at kortsigtet variabilitet af solaktivitet i den faldende fase af en cyklus er relateret til styrken af ​​den følgende cyklus. Pludselige variationer i aktiviteten i den faldende fase er forbundet med en opbremsning af faldet af solpletter, hvilket kan være tegn på aktivitet, der viser sig som en større amplitude i næste cyklus. I den aktuelle undersøgelse, en ny og robust metode introduceres til at kvantificere de kortsigtede variationer af solpletaktivitet omkring toppen af ​​en nuværende cyklus, at producere en relevant indikator med forudsigelseskraft for styrken af ​​den efterfølgende cyklus. Ifølge prognosen, den fremtidige solaktivitet vil være lav, og styrken af ​​den næste 25. cyklus af solaktivitet vil være endnu lavere end den nuværende cyklus. Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i The Astrofysisk tidsskrift .

"Rumvejr er fremtidens videnskab. Det er det, der forener os alle, gør vores liv bedre, giver os mulighed for at passe på vores planet. Dette er næste skridt i udforskningen af ​​det ydre rum. Og uanset hvilke storme der raser, vi ønsker dig godt vejr i rummet, " sagde Skoltech Professor Tatyana Podladchikova, undersøgelsens hovedforfatter.