Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

Forskere bruger NASA-data til at forudsige solkorona før formørkelse

Det moderne samfund afhænger af en række teknologier, der er modtagelige for ekstreme rumvejr. Denne grafik viser noget af den teknologi og infrastruktur, der er påvirket af vejrbegivenheder i rummet. Kredit:NASAs Goddard Space Flight Center

Vores sol er som mange stjerner prydet med en krone. Det kaldes en korona (latin for "krone" eller "krans") og består af lange, trådlignende plasmastrenge, der bølger ud fra solens overflade. Solens kraftige magnetfelt definerer disse tråde, hvilket får dem til at kruse og udvikle deres strukturer konstant. Strengene er dog svage, så den eneste måde at observere koronaen med det blotte øje er under en total solformørkelse.



I forventning om solformørkelsen den 8. april 2024 bruger forskere ved Predictive Science data fra NASAs Solar Dynamics Observatory (SDO) til at forudsige, hvordan vores solkrone kan se ud den dag. Hvad mere er, bruger deres model beregningsindsatsen fra NASAs Pleiades Supercomputer til at opdatere sine forudsigelser i næsten realtid. Det betyder, at modellen løbende opdaterer sine forudsigelser, efterhånden som den indtager data, der sendes ned fra SDO, hvilket giver information så tæt på realtid som muligt.

Solkoronaen er vores stjernes ydre atmosfære. Det "strækker sig ud i det interplanetariske rum som solvinden," sagde Predictive Science-præsident Jon Linker. Drevet af varme og magnetisk turbulens i solen blæser denne vind ud til kanterne af solsystemet.

"Det omslutter planeterne," sagde Linker, "inklusive Jorden."

Når Jorden og andre planeter bader i koronal udstrømning, reagerer deres atmosfærer på de energiske partikler og magnetiske felter, der findes i solvinden. Denne reaktion, kaldet rumvejr, kan variere fra mild til alvorlig, ligesom terrestrisk vejr. Ekstreme vejrbegivenheder i rummet, såsom store soludbrud kaldet koronale masseudslip, kan forstyrre vigtig kommunikationsteknologi, påvirke astronauter i kredsløb eller endda skade de elektriske net, vi alle er afhængige af.

Rumvejr er en af ​​de mest håndgribelige effekter af solens dynamiske ydre, og at skabe nøjagtige prognoser er noget, forskerne stræber efter. Ifølge Linker hjælper raffinering af disse solceller med at bygge grundlaget for prognoser.

"Hvis du vil forudsige vejen for en koronal masseudslyngning, ligesom for en orkan, er det virkelig vigtigt at have denne mere nøjagtige baggrund," sagde han.

Solen er nær den maksimale fase af solcyklussen, så solens magnetfelt udvikler sig hurtigt. Denne prædiktive model opdateres i næsten realtid med de seneste målinger af overflademagnetfeltet. Denne animation viser, hvordan solen og forudsigelsen udvikler sig med tiden. Kredit:Predictive Science Inc.

SDO og andre solobservatorier giver detaljerede indsigter om koronaen, men forskerne mangler stadig nogle vigtige oplysninger om de kræfter, der driver dens aktivitet, hvilket er nødvendigt for at forudsige koronaens udseende med præcision. "Vi har ikke en måde at måle det magnetiske felt nøjagtigt i koronaen," sagde Emily Mason, en forsker ved Predictive Science. "Det er en af ​​de ting, der gør det her så udfordrende."

For at bygge deres model bruger forskere ved Predictive Science målinger af solens skiftende magnetfelt på soloverfladen til at drive deres model i næsten realtid. En nøgle til denne innovation var at skabe en automatiseret proces, der konverterer rådata fra SDO for at vise, hvordan magnetisk flux og energi sprøjtes ind i koronaen over tid. Tilføjelse af denne dynamik i modellen gør det muligt for koronaen at udvikle sig over tid, hvilket fører til soludbrud.

"Vi udviklede en softwarepipeline, der tog magnetfeltkortene ind, valgte alle de områder, der skulle strømforsynes, og derefter finjusterede mængden af ​​energi, der skulle tilføjes til disse områder," sagde Mason. At bygge denne automatiske pipeline var et stort skridt fremad for holdet. I tidligere forudsigelser brugte modellen et statisk øjebliksbillede af overflademagnetfeltet – ikke ideelt til at holde trit med den evigt skiftende sol, især i vores nuværende øgede periode med solaktivitet.

Tilsvarende forklarede Mason i gentagelser fra 2017 og 2021, at en holdkammerat plejede at "bogstaveligt talt håndtegne, hvilke områder på solen der skulle have energi" ved at analysere ekstrem ultraviolet aktivitet i visse områder. Løbende opdatering af magnetfeltet er centralt for alle ændringerne med dette års model, og teamet har store forhåbninger til resultaterne.

Gentagelsen af ​​totale solformørkelser giver muligheder for at teste nøjagtigheden af ​​deres modeller mod virkelige forhold og opdatere dem i overensstemmelse hermed. "Vi har brugt eclipse-forudsigelserne hver gang til at gøre noget nyt med modellen," sagde Cooper Downs, en forsker ved Predictive Science, som orkestrerede den automatiserede modelleringspipeline. "Jeg er virkelig spændt på at se i løbet af de næste to uger, hvordan denne forudsigelse bliver ved med at blive bedre. Jeg tror, ​​det vil være en virkelig drastisk forskel fra, hvad vi plejede at kunne gøre."

Mason deler sin entusiasme.

"Formørkelsen er bare sådan en fantastisk chance for at sige:'Se på det her. Sådan tror vi, det kommer til at se ud! Vil du ikke lære mere om det her?'" sagde hun med et grin. "Det er en rigtig spændende mulighed for os at dele de ting, der begejstrer os hele året rundt med alle andre."

Leveret af NASA




Varme artikler