Ostrzeżenia o pogodzie kosmicznej. Nowe badania i prognozowanie
Naukowcy z Southwest Research Institute (SwRI) oraz National Center for Atmospheric Research (NSF-NCAR) opracowali narzędzie, które może zasadniczo zmienić sposób prognozowania pogody kosmicznej. Nowa metoda pozwala przewidywać jej skutki nie tylko z kilkugodzinnym wyprzedzeniem, lecz nawet na kilka tygodni przed potencjalnie groźnymi zdarzeniami.
Zdaniem badaczy wcześniejsze ostrzeganie przed silnymi burzami słonecznymi znacząco zwiększyłoby bezpieczeństwo satelitów, systemów GPS, sieci energetycznych oraz astronautów przebywających na orbicie i poza nią.
– Zrozumienie, gdzie i kiedy na Słońcu pojawią się aktywne obszary wywołujące rozbłyski, od dawna pozostaje jednym z kluczowych problemów heliofizyki. Te regiony, zbudowane z silnie splątanych pól magnetycznych, mogą generować rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy (CME), które stanowią realne zagrożenie dla technologii oraz załogowych misji kosmicznych – wyjaśnia dr Subhamoy Chatterjee ze SwRI, współautor publikacji opublikowanej na łamach The Astrophysical Journal.
Magnetyczne „pasy” pod powierzchnią gwiazdy
Aktywne obszary na Słońcu nie pojawiają się przypadkowo. Koncentrują się wzdłuż wielkoskalowych, zdeformowanych magnetycznych „toroidalnych pasm”. Wykorzystując dane z instrumentu Helioseismic and Magnetic Imager, badacze wykazali, że obserwowane na powierzchni wzory pola magnetycznego można matematycznie „odwrócić”, aby odtworzyć ich źródło w głębi gwiazdy.
Chodzi o tachoklinę – cienką warstwę przejściową między równomiernie obracającym się wnętrzem promienistym a bardziej turbulentną strefą konwekcyjną. To właśnie tam rodzą się struktury magnetyczne odpowiedzialne za późniejsze burzliwe zjawiska na powierzchni.
Prognoza z wyprzedzeniem tygodniowym
Dotychczasowe modele prognozowania pogody kosmicznej opierały się głównie na małoskalowych sygnaturach magnetycznych, które stają się czytelne dopiero na kilka godzin przed rozbłyskiem. Nowe narzędzie – PINNBARDS (Physics-Informed Neural Distribution Programmes) – łączy obserwacje powierzchniowe z modelowaniem głębokiej dynamiki magnetycznej Słońca. Wykorzystuje przy tym sieci neuronowe „uczone” w oparciu o prawa fizyki.
– Zrekonstruowane przez PINNBARDS stany podpowierzchniowe dostarczają warunków początkowych do symulacji ewolucji pola magnetycznego Słońca. To otwiera drogę do przewidywania, gdzie i kiedy pojawią się duże, potencjalnie rozbłyskowe obszary aktywne – podkreśla dr Mausumi Dikpati z NSF-NCAR, kierująca zespołem badawczym.
Znaczenie ma nie tylko sama siła zjawiska, lecz także jego lokalizacja. To ona decyduje, czy rozbłysk i wyrzut naładowanych cząstek będą skierowane w stronę Ziemi, czy ominą naszą planetę.
Projekt został sfinansowany m.in. przez program NASA Heliophysics Guest Investigator Open (HGIO), NSF-NCAR oraz inicjatywę Uniwersytetu Stanforda „Consequences of Fields and Flows in the Interior and Outterior of the Sun”, której celem jest lepsze zrozumienie procesów zachodzących we wnętrzu naszej gwiazdy.
Jeśli zapowiedzi badaczy się potwierdzą, PINNBARDS może stać się fundamentem pierwszych długoterminowych prognoz pogody kosmicznej narzędzia, które w przyszłości pomoże chronić kluczową infrastrukturę technologiczną i bezpieczniej planować ambitne misje kosmiczne.
Źródło: Southwest Research Institute
Czytaj też: ESA rusza z projektem „księżycowych schronów”. Dwa zespoły przygotują projekty
Grafika tytułowa: Paxton Tomko / Unsplash
