Od toho spuštěna v roce 2010, observatoř Solar Dynamics Observatory pomohla vědcům pochopit, jak je magnetické pole Slunce generováno a strukturováno a co způsobuje sluneční erupce. Jedním z hlavních cílů mise bylo umět vytvářet předpovědi pro předpovídání aktivity na Slunci.
S využitím dat mise za posledních 10 let nyní vědci SDO vyvinuli nový model, který úspěšně předpověděl sedm největších slunečních erupcí z posledního slunečního cyklu ze sady devíti.
Tým říká, že s větším vývojem by model mohl být použit k informování předpovědí těchto intenzivních výbuchů slunečního záření, které ovlivňují život na Zemi a mohou ovlivnit naše technologické systémy.
Tým vědců vedený Kanyou Kusanem, ředitelem Institutu pro výzkum životního prostředí ve vesmíru a Zemi na japonské univerzitě Nagoya, vytvořil model založený na fyzice, který nazývají k-schéma, k předpovídání velkých slunečních erupcí. Model založili na magnetické mapě vytvořené na základě pozorování magnetických polí SDO na povrchu Slunce.
Animace masivního susnpotu AR 2192 křižujícího pozemskou tvář Slunce od 17. října do 29. října 2014. Poděkování: NASA/SDO.
Záblesky vybuchují z horkých míst magnetické aktivity na slunečním povrchu, nazývaných aktivní oblast. Ve viditelném světle se jeví jako sluneční skvrny, malé tmavé skvrny, které se na Slunci objevují spíše náhodně. Ale nový model funguje tak, že identifikuje klíčové charakteristiky v aktivní oblasti, vlastnosti, o kterých vědci teoretizovali, jsou nezbytné pro spuštění masivního vzplanutí.
Analyzovali největší erupce, známé jako erupce třídy X v letech 2008 až 2019 (během slunečního cyklu 24), a když se podívali na všechna data vedoucí k těmto erupcím, jejich nový model byl schopen předpovědět většinu hrozících velkých slunečních erupcí. malý počet výjimek pro uzavřené světlice.
'Ve většině případů metoda správně identifikuje, které regiony budou během příštích 20 hodin produkovat velké vzplanutí,' napsal tým ve svém článku. publikováno v časopise Science dne 30. července 2020. 'Metoda také poskytuje přesné místo, kde každá vzplanutí začne, a omezuje její sílu.'
Silná sluneční erupce třídy X vybuchující na slunci 6. července 2012 vyfotografovaná Solar Dynamics Observers. Kredit: NASA
Přesné předpovědi slunečních erupcí by mohly zlepšit předpovědi podmínek kosmického počasí kolem Země. Přesná předpověď těchto slunečních událostí nám může pomoci chránit satelity na oběžné dráze kolem naší planety a elektrické sítě po celém světě.
Co způsobuje tyto vzplanutí? 'Došli jsme k závěru, že hustota magnetického toku v blízkosti inverzní linie magnetické polarity na slunečním povrchu určuje, kdy a kde se mohou objevit sluneční erupce a jak velké mohou být,' napsal tým.
Sluneční erupce, zvláště ty třídy X, uvolňují obrovské množství energie. Před erupcí je tato energie obsažena v kroucených magnetických siločarách, které tvoří nestabilní oblouky nad aktivní oblastí. Podle vědců jsou vysoce zkroucené lana podobné čáry předchůdcem největších slunečních erupcí.
Při dostatečném zkroucení se dva sousední oblouky mohou spojit do jednoho velkého oblouku s dvojitým hrbolem – který může vypadat jako zaoblené „M“. Toto je příklad toho, co je známé jako magnetické opětovné připojení, a výsledkem je nestabilní magnetická struktura, která může vyvolat uvolnění záplavy energie ve formě záblesku.
'Je to podobné jako lavina,' řekl Kusano v a Tisková zpráva NASA. „Laviny začínají malou trhlinou. Pokud je trhlina vysoko na strmém svahu, je možný větší náraz.' V tomto případě je trhlinou, která spustí kaskádu, magnetické opětovné připojení. Když k opětovnému připojení dojde blízko hranice, existuje potenciál pro velké vzplanutí. Daleko od hranice je méně dostupné energie a pučící erupce může zhasnout – ačkoli, jak Kusano poukázal, Slunce by stále mohlo uvolnit rychlý mrak slunečního materiálu, nazývaný výron koronální hmoty.
Tým oznámil, že jejich nový model jim dal některé falešně pozitivní a falešně negativní výsledky, ale pracují na vylepšení modelu schématu k. Dvě erupce, se kterými model nepočítal, vysvětlil Kusano, byly výjimkou ze zbytku: Na rozdíl od ostatních byla aktivní oblast, ze které explodovaly, mnohem větší a nevytvářela spolu s erupcí koronální výron hmoty.
Slunce přirozeně prochází 11letým cyklem, kdy Slunce přechází z období vysoké do nízké aktivity a zase zpět do vysoké. V posledním slunečním cyklu bylo kolem 50 erupcí třídy X. Pokud jsou tyto velké erupce namířeny směrem k Zemi, mohou narušit signály GPS a rádiovou komunikaci, stejně jako provoz elektrické sítě, a navíc mohou ohrozit jakékoli astronauty ve vesmíru.
SDO pořizuje snímky a videozáznamy Slunce v několika vlnových délkách, snímky pořizuje každých 0,75 sekundy a každý den a posílá zpět na Zemi asi 1,5 terabajtu dat – ekvivalent stahování 380 celovečerních filmů každý den.
Umělecký dojem ze siločar Slunce na základě dat shromážděných SDO. Poděkování: NASA/GSFC/Solar Dynamics Observatory
Dynamické procesy Slunce ovlivňují každého a všechno na Zemi. Kromě studia Slunce poskytla SDO lepší pochopení role, kterou Slunce hraje v chemii atmosféry a klimatu Země.
„Hlavním cílem programu a misí NASA Living with a Star jsou předpovědi,“ řekl Dean Pesnell, hlavní vyšetřovatel SDO v Goddard Space Flight Center NASA v Greenbeltu v Marylandu, který se studie nezúčastnil. 'Přesné prekurzory, jako je tento, které mohou předvídat významné sluneční erupce, ukazují pokrok, kterého jsme dosáhli při předpovídání těchto slunečních bouří, které mohou ovlivnit každého.'
I když to vyžaduje mnohem více práce a ověřování, aby se modely dostaly do bodu, kdy mohou vytvářet předpovědi, podle kterých mohou operátoři kosmických lodí nebo energetických sítí jednat, nový model poskytuje identifikovatelné podmínky vedoucí k velkému vzplanutí. Kusano řekl, že je nadšený, že může přispět k úsilí o spolehlivé předpovědi slunečních erupcí.