一种预测11年太阳周期强度的新方法

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来自 Skoltech 的科学家和他们来自格拉茨大学和 Kanzelhöhe 天文台(奥地利)、赫瓦尔天文台(克罗地亚)和比利时日地卓越中心(比利时皇家天文台 SILSO)的同事提出了一种新方法来预测11年的太阳周期。 这些结果对于预测和减轻太空天气对太空和地球上的宇航员、飞行员和现代技术系统的影响非常重要。 该研究将发表在《天文学与天体物理学》上。

太阳是强大爆炸的来源,可以影响太空和地球上的宇航员和现代技术。 17世纪初,伽利略·伽利莱将他的望远镜对准太阳并发现了太阳黑子。 在 19 世纪,太阳黑子以一定的周期性出现和消失的现象变得很明显,平均每 11 年一次。 现在,全球 80 多个天文台定期监测太阳黑子,研究人员编制了四个多世纪以来连续的太阳黑子记录,这是人类历史上最长的科学实验。

太阳黑子是从太阳内部通过其表面升起的强大磁场的视觉表现。 携带太阳物质的磁管从一个黑子出现,形成一个巨大的环,通过另一个黑子再次进入地表。 因此,大多数太阳黑子都是成对出现的,它们就像磁铁一样,具有相反的极性——一个是正的,另一个是负的。 自由磁能在这些环中积累并可以突然释放,因为 example,以耀斑或等离子体喷射的形式。

在此视频中: 1) 高清太阳黑子。 2) – 在太阳表面具有大太阳黑子群的大活性区域。 3) 极紫外中的过渡区/安静的日冕,巨大的磁环扎根于太阳光球中的太阳黑子。 致谢:Gregor Solar Telescope / SDO/HMI continuum / SDO/AIA

在短短几分钟内,一次太阳耀斑释放的能量是地球上所有发电厂全年产生的能量的 100,000 倍。 耀斑发出的光在八分钟内到达地球; 地球稠密的大气层吸收了耀斑的危险辐射,保护了地表的生命。 但是,这会造成损失,无线电通信和 GPS 可能会中断。 为了 example,2015 年 11 月在瑞典,由于太阳耀斑,飞机从雷达上消失了。 当太阳处于暴风雨中时,航空公司被迫取消飞越两极的航班,因为暴风雨期间没有无线电通信。 通常,在耀斑之后,等离子体云会从日冕中喷出并被抛入太空。 日冕物质抛射,巨大的十亿吨磁性等离子体气泡,从太阳迅速向外膨胀,如果它的轨道相交,可以在几天内撞击地球。 这就是太阳向我们的星球传达情绪的方式——一场地磁风暴肆虐,北极光出现了。

“目前,我们进入了新的太阳周期(第 25 期)的上升阶段,看看太阳上出现了越来越多的黑子。更多的黑子——更多的太阳风暴、耀斑和日冕物质抛射。最近,SpaceX 发射了 49 颗卫星作为Elon Musk 的 Starlink 互联网项目的一部分。但不幸的是,大多数 CubeSat 都丢失了,并没有进入他们设想的轨道。这次失败的成本超过 5000 万美元,并且是由太阳风暴造成的。因此对太阳活动的预测对于规划卫星发射、长期太空任务、预测飞机飞行中的辐射暴露以及许多其他太空天气应用,以与太阳的暴风雨情绪和谐相处,这是极其重要的,”该研究的 Skoltech 副教授 Tatiana Podladchikova 说主要作者。

最近《天文学与天体物理学》研究的作者提出了一种新方法来预测 11 年太阳周期的强度。 研究小组表明,太阳周期上升阶段太阳黑子活动的最大增长率是太阳周期幅度的有效前兆。 利用该团队最近提出的新的半球太阳黑子数目录,他们表明,当太阳活动的演化分别考虑太阳的两个半球时,太阳周期幅度的预测会更加准确。

“太阳磁场是 11 年太阳周期和太阳能量爆发的驱动力。我们从研究中了解到,当使用半球太阳黑子数据时,我们可以获得更准确的太阳活动预测,这些数据捕获不对称和北太阳半球和南太阳半球太阳磁场演化的反相行为,”该研究的合著者、格拉茨大学教授、Kanzelhöhe 太阳与环境研究天文台负责人 Astrid Veronig 说。

Skoltech 博士学生和研究合著者 Shantanu Jain 强调了他们关于太阳周期预测的新研究的实际重要性:“这项研究使我们能够提前准确地确定太阳周期的演变,并为极端空间天气事件做好准备。 . 随着 21 世纪对技术的依赖程度不断提高,极端太空天气事件可能会破坏我们的日常生活,因为它会破坏电网、通信线路并影响互联网,造成巨大的经济损失。然而,有效和准确的太空天气预测技术可以提供帮助我们要防止这种情况发生。”

“我们的工作证实了对太阳半球进行独立研究和定期收集数据的重要性。同样值得注意的是,我们的方法可以实时使用,我们可以在太阳半球上升阶段的发展过程中不断预测周期幅度。太阳周期,当增长率的最新值大于上一个时更新预测。根据现有数据,我们预测当前太阳周期(第25号)幅度的下限估计为110±26 ,这与之前的 11 年太阳周期(第 24 期)相当,”该研究的合著者和 Skoltech 的理学硕士毕业生 Olga Sutyrina 说,她目前正在斯伦贝谢从事研究科学家的职业生涯。

“这种中期预测只能依赖于追溯几个世纪以来太阳周期实际演变的长期数据系列。具体来说,这项工作利用了 WDC-SILSO 新近重新校准的太阳黑子数,并结合了从格林威治摄影目录。这种数据组合为构建这种新的预测技术提供了更丰富的统计基础,”该研究的合著者兼世界数据中心负责人 SILSO Frédéric Clette 评测道。

“无论风暴怎样肆虐,我们都希望太空中的每个人都有好天气,”Tatiana Podladchikova 总结道。