Ученые научились предсказывать солнечные бури по диммингам на Солнце

Солнце — источник тепла и света для жизни на Земле, но также и эффектов космической погоды. Вспышки на Солнце, а также протуберанцы и выбросы огромных магнитных облаков плазмы могут вызвать геомагнитные бури и яркие полярные сияния. 28 октября 2021 года на Солнце произошла мощнейшая солнечная вспышка, за которой последовал выброс протуберанца и направленный на Землю корональный выброс массы. Однако отследить облако плазмы на раннем этапе развития, к сожалению, невозможно. Как правило, его можно обнаружить уже в развитой стадии, когда оно появляется в поле зрения специальных коронографов, создающих эффект искусственного солнечного затмения, но при этом скрывая солнечный диск на несколько его радиусов.

Ученые подошли к решению этой задачи с другой стороны, и предложили изучать не сами корональные выбросы, а их следы прямо на Солнце — корональные димминги — темные пятна, которые можно увидеть, если посмотреть на солнечную корону в экстремальном ультрафиолете. Появление диммингов отражает потерю вещества в короне во время выброса плазмы.

«Мы показали, что корональные димминги не только сигнализируют о начале солнечной бури, но и указывают, будет ли выброс плазмы направлен в сторону Земли еще до того, как он будет обнаружен коронографом», — говорит первый автор работы, аспирантка Сколтеха Галина Чикунова.

Соответствие между диммингом (синий контур) и восстановленными формой и направлением коронального выброса массы. Контур димминга полностью совпадает с внутренней частью (синяя сетка) магнитного облака плазмы (зеленая сетка). Источник: Chikunova et al., 2023

В новой статье, на примере события 28 октября, ученые предлагают передовые методы обработки изображений по данным спутников «золотого века» космических наблюдений — Solar Orbiter, STEREO-A, SDO и SOHO, которые ведут наблюдения за Солнцем с различных точек гелиосферы. Коллектив разработал новый метод оценки эволюции димминга, выполнил 3D-реконструкцию протуберанца, а также провел 3D-моделирование полностью сформировавшегося магнитного пузыря плазмы. Благодаря такому подходу удалось впервые исследовать взаимосвязи между направлением димминга, траекторией протуберанца и направлением движения коронального выброса массы в космическом пространстве.

«С помощью наших методов на ранних этапах развития солнечной бури из двумерных изображений корональных диммингов мы можем извлечь ценную информацию о направлении выброса солнечного протуберанца и магнитного облака плазмы в трехмерном пространстве», — отмечает соавтор исследования, доцент Сколтеха и директор Центра системного проектирования Татьяна Подладчикова.