2072
Команда фізиків на чолі з Бібхуті Кумаром Джею (Bibhuti Kumar Jha) зі Southwest Research Institute розробила метод, який дозволяє значно точніше виявляти сонячні плями на зворотному боці Сонця. Про результати роботи повідомляє видання Universe Today.
Оскільки Сонце робить повний оберт приблизно за 27 діб, майже половина його поверхні в будь-який момент прихована від наших телескопів. Саме там можуть формуватися активні області, здатні через кілька тижнів спричинити небезпечну космічну погоду біля Землі.
Чому «невидимий» бік Сонця такий важливий
Одні з найнебезпечніших проявів сонячної активності — корональні викиди маси. Вони можуть вивести з ладу супутники, пошкодити електроніку на орбіті та навіть перевантажити наземні енергосистеми. Умови для таких подій часто зароджуються саме в активних регіонах, пов’язаних із сонячними плямами.
Якщо ці плями виникають на зворотному боці Сонця, ми дізнаємося про них лише тоді, коли вони «виходять за край» диска й опиняються у полі зору. Це скорочує час попередження для операторів супутників і енергомереж.
Раніше для оцінки того, що відбувається на далекому боці, використовували комп’ютерні моделі, які по суті були добре обґрунтованими здогадками. Тепер дослідники запропонували ймовірнісну схему, яка спирається на реальні вимірювання.
Як геліосейсмологія «просвічує» Сонце
Ключем до нового підходу стала геліосейсмологія — метод, схожий на сейсмологію Землі. На нашій планеті геологи аналізують сейсмічні хвилі від землетрусів, щоб відтворити будову надр. Сонячні фізики застосували аналогічну ідею до Сонця.
У конвективній зоні Сонця постійно кипить плазма, і ці рухи породжують акустичні хвилі високої енергії. Вони багаторазово відбиваються всередині зорі та від її поверхні. Якщо така хвиля проходить крізь активну область із сильним магнітним полем, її час проходження трохи змінюється.
Ці мікроскопічні зсуви фіксують інструменти на видимому боці Сонця — зокрема, Helioseismic and Magnetic Imager на борту обсерваторії Solar Dynamics Observatory (SDO) NASA та наземна мережа Global Oscillation Network Group. Далі складна математична обробка дозволяє відновити, де на зворотному боці можуть збиратися «магнітні вузли», що відповідають сонячним плямам.
Однак донині головною проблемою була надійність. Сигнали виявлялися дуже «шумними», створюючи у даних так звані «примарні» активні області — фальшиві плями, які псують прогнози космічної погоди й змушують дослідників виглядати так, ніби вони постійно подають хибну тривогу.
Як допомогла місія STEREO
Ігнорувати ці дані теж не можна: тоді зростає ризик пропустити справді небезпечну активну область. Щоб відфільтрувати шум, Джея та його колеги звернулися до історичних спостережень місії STEREO.
У межах цієї місії два апарати NASA були розміщені по орбіті так, щоб бачити зворотний бік Сонця, але залишатися на зв’язку із Землею. У 2010–2014 роках вони отримували зображення в екстремальному ультрафіолеті — саме той тип даних, який потрібен для перевірки моделей далекого боку Сонця.
У цей самий період працювала й обсерваторія SDO, що дозволило дослідникам синхронізувати ультрафіолетові знімки STEREO з магнітними вимірюваннями SDO. Пряма відповідність між ними відсутня, тому авторам довелося масштабувати сигнали до коректних магнітних одиниць.
Після калібрування ці дані ввели в модель Advective Flux Transport, яка відтворює потоки плазми та магнітні поля на Сонці. Це один із ключових інструментів сучасної геліофізики.
Точніші карти плям і сильніше магнітне Сонце
Порівняння оновленої моделі з реальними даними STEREO показало різку відмінність від традиційних підходів. Новий метод плавно відстежує переміщення сонячних плям, навіть коли вони ще приховані на зворотному боці, тоді як старі моделі давали «рвані» стрибки положень тих самих плям.
Коли дослідники подивилися на всю зорю загалом, виявилося, що звичайні моделі недооцінювали загальний ненаправлений магнітний потік Сонця на 10–20%. Для «магнітного бюджету» Сонця це дуже велика похибка, особливо з огляду на те, наскільки космічна погода важлива для стабільної роботи супутникових систем і наземної інфраструктури.
Автори підкреслюють, що їхня робота — лише ще один крок до повного розуміння нашої зорі. Перетворення звукових хвиль на перевірені магнітні карти зворотного боку Сонця наближає нас до цілісної моделі формування сонячних плям, але до повноцінної системи раннього попередження про небезпечні події ще далеко.
Дослідники сподіваються, що людство встигне створити таку систему до того, як отримає «урок» у вигляді потужного сонячного шторму з попередженням усього за кілька днів.
Огляд цієї роботи та її наслідків для космічної погоди також обговорюється у відео, доступному за посиланням на платформі YouTube.
Фізики навчилися відстежувати приховані плями на звороті Сонця з’явилася спочатку на Цікавості.
