Дірки в атмосфері Сонця можуть допомогти передбачити космічну погоду на Землі

Корональні діри — це холодніші, темніші області у верхніх шарах атмосфери Сонця, короні, звідки сонячний вітер з великою швидкістю виходить у космос. Нове дослідження виявило, що магнітні властивості цих дірок можна використовувати для прогнозування потужності геомагнітних бур, які обрушуються на Землю. 

Геомагнітні бурі виникають, коли спалахи сонячного вітру, потоки намагнічених частинок із корони взаємодіють із магнітним полем Землі та проникають в атмосферу планети. Деякі геомагнітні бурі є результатом корональних викидів маси (CME), потужних вивержень плазми з корони, які зазвичай походять із сонячних плям. 

Сонячні плями, як і корональні діри, темніші й холодніші за решту сонячного диска, але вони утворюються в нижньому шарі сонячної атмосфери, фотосфері. На відміну від корональних дір, сонячні плями – це області, де магнітне поле Сонця надзвичайно сильне, а магнітні лінії закручені. У якийсь момент заплутані магнітні лінії лопаються, вивільняючи спалах світла у вигляді сонячного спалаху та CME. Корональні діри, навпаки, мають магнітні лінії, які є відкритими, а не петлями назад до сонця, що дозволяє сонячному вітру вільно текти в космос. 

Нове дослідження показало, що сонячний вітер, що випливає з корональних дір, зберігає свою магнітну полярність у 80% випадків протягом своєї подорожі в космосі. Знання цієї полярності є ключовим для прогнозування того, чи сплеск сонячного вітру дестабілізує магнітосферу Землі й наскільки сильно. 

Якщо магнітні поля Землі та поля сонячного вітру зустрінуться з однаковими полюсами, вони відштовхнуться один від одного та матимуть дуже незначний вплив на планету. Однак якщо ці поля зустрінуться через свої протилежні полюси, вони з’єднаються і дозволять зарядженим частинкам сонячного вітру проникнути глибоко в атмосферу Землі. Коли ці частинки сонячного вітру взаємодіють з повітрям навколо планети, вони викликають прекрасне полярне сяйво, яке поширюється навколо полюсів. 

Ці магнітні взаємодії, однак, також мають багато небажаних побічних ефектів. У крайніх випадках вони можуть призвести до відключення електроенергії на Землі, пошкодити орбітальні супутники або навіть спричинити їх падіння з орбіти.

Наразі космічні синоптики мають чекати, поки сонячний вітер досягне супутника NASA SOHO, щоб дізнатися про магнітні властивості сонячного вітру. SOHO обертається навколо Сонця синхронно з Землею, розташована в так званій точці Лагранжа 1 (L1) на відстані 900 000 миль (1,5 мільйона кілометрів) від Землі до Сонця. Щоб спалах сонячного вітру досягнув SOHO, потрібно кілька днів. Але йому знадобиться лише кілька годин, щоб потім прибути до Землі. 

Новий метод прогнозування, розроблений групою дослідників зі Сколковського інституту науки й технологій у Росії, Університету Граца в Австрії, Інституту астрофізики імені Лейбніца в Німеччині та Загребського університету в Хорватії, може збільшити час попередження з годин. до днів для типу спалахів сонячного вітру, що надходять із корональних дір. 

«Ми показали, що магнітне поле від корональної діри, що поширюється від Сонця до Землі, зберігається більш ніж у 80% випадків», — сказала Симона Нітті, випускниця наукових наук зі Сколково та провідний автор дослідження, у заяві, надісланій електронною поштою. «Це відкриває можливість використовувати магнітне поле, отримане в результаті сонячних спостережень, замість поля L1».

Одна корональна діра може завдати чимало неприємностей. Коли сонце обертається, стара корональна діра може знову з’явитися через 27 днів. Деяким корональним дірам у минулому вдалося вижити до шести місяців, викидаючи сонячний вітер на Землю під час кожного проходу через видимий диск Сонця.