Kosmoseilma prognoosimine: teadlased jälgivad päikesetuult Päikeselt Maa-lähedase keskkonnani

Teadlased on esimest korda jälginud päikesetuule arengut selle tekkest Päikesel kuni selle mõjuni Maa-lähedasele kosmosekeskkonnale ning on näidanud ka seda, kuidas kosmoseilmastiku sündmust saab ennustada 2–2.5 päeva ette. Uuring on uudne päikesetuule leviku ja selle mõju Maa-lähedasele keskkonnale ühendamisel kosmose erinevatest vaatepunktidest. See näitab, et kosmoses õigesse kohta paigutatud satelliite saab kasutada päikesetuulte leviku jälgimiseks Maa suunas, mis võib oluliselt parandada kosmoseilma prognoosimist. Lisaks on Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) plaanitud Vigil-missiooni eesmärk hoida silma peal ka päikesetuultel, et anda eelhoiatusi lähenevate päikesetormide eest Päikesest lähima 5 miljoni km kaugusel asuvast Fifth Lagrange'i punktist (L150). . Praegu arendusjärgus pakub see pärast selle käivitamist 2031. aastal peaaegu reaalajas andmevoogu kosmoseilmateenuste jaoks.

Ilmaprognoos (st milline on tuule kiirus, sademete hulk, temperatuur, päikesepaiste jne) kohas on meie jaoks oluline mitmel põhjusel, mis on seotud meie igapäevaeluga, sealhulgas põllumajanduse, transpordi, vaba aja veetmise ja meelelahutusega jne. Täpne ilmaennustus aitab säästa ja muudab meie elu lihtsaks ja mugavaks, kuid mis veelgi olulisem, see annab meile aega mobiliseerida ressursse vajalike ennetavate meetmete võtmiseks, et kaitsta elusid ja vara kahjustamise eest ebasoodsate ilmastikunähtuste eest, nagu üleujutused, tsüklonid, kuumalained, tugevad vihmasajud jne.

Ilm Maal mõjutab meid, nii ka "ilm kosmoses". Kuna meie koduplaneet Maa on osa Päikese-nimelise keskmise tähe tähesüsteemist (mis on omakorda väike osa universumis äärmiselt tähtsusetust galaktikast nimega Linnutee), mõjutavad meie elu ja tsivilisatsiooni Maal tingimused. kosmoses, eriti ilmastikuoludes meie naabruses päikesesüsteemis. Kõik ebasoodsad drastilised ilmamuutused kosmoses ohustavad bioloogilisi eluvorme ning elektri- ja elektroonikapõhist tehnoloogilist infrastruktuuri Maal ja kosmoses. Elektroonika ja arvutisüsteemid, elektrivõrgud, nafta- ja gaasijuhtmed, telekommunikatsioon, raadioside, sh mobiiltelefonivõrgud, GPS, kosmosemissioonid ja -programmid, satelliitside, internet jne – kõik need võivad tõsised häired häirida ja seiskuda kosmoseilmaga. Eriti ohus on astronaudid ja kosmosepõhised rajatised, nagu kosmoseaparaadid. Varem oli seda mitmeid juhtumeid, nt 1989. aasta märtsis Kanadas toimunud "Quebeci elektrikatkestus", mille põhjustas tohutu päikesepõletus, kahjustas elektrivõrku tõsiselt. Ka mõned satelliidid said kahju. Seetõttu on kosmoseilma prognoosimise süsteem hädavajalik, täpselt nii, nagu meil on süsteemid ilma ennustamiseks Maal.

Alustuseks on Maa ilmastikunähtuse peamiseks mängijaks Maa atmosfääri gaasimolekulidest koosnevad tuulevoolud. Kosmose ilma puhul on tegemist päikesetuulega, mis koosneb suure energiaga ioniseeritud osakeste, nagu elektronid, alfaosakesed jne (nt plasma) voogudest, mis lähtuvad Päikese atmosfääri ülekuumenenud koronaalsest kihist heliosfääri kõigis suundades, kaasa arvatud suunas. maa.

Seetõttu hõlmab kosmoseilma ennustamine päikesetuule tingimuste ennustamist, mis põhineb praegusel arusaamal selle tekkest, intensiivsusest ja liikumisest ruumis. Teame, et masside äkilised väljapaiskumised Päikese koronaalsest kihist (nt Coronal Mass Ejections ehk CME-d) on seotud intensiivsete päikesetuuletingimuste või päikesetormidega. Seega võib CME või fotosfääri magnetväljade vaatlemine anda aimu päikesetuule tormi takistamisest, kuid tavaline kosmoseilma ennustamise süsteem eeldaks mudeli kombineerimist päikesetuule vaatlustega, et leida tegelikkuse hinnang (st andmete assimilatsioon). See omakorda eeldaks päikesetuule arengu regulaarset jälgimist alates selle tekkest Päikesel kuni selle mõjuni Maa-lähedasele kosmosekeskkonnale.

Nagu 09. septembril 2024 teatati, on VSSC (ISRO) teadlased esimest korda jälginud päikesetuule arengut alates selle tekkest Päikesel kuni selle mõjuni Maa-lähedasele kosmosekeskkonnale. Kasutades 2015. aasta ISRO Marsi orbiidimissiooni (MOM) ja InSWIM-i (India kosmoseilma mõju jälgimise võrk) raadiosignaalide TTC (telemeetria, jälgimine ja juhtimine) andmeid, kaardistasid nad suure kiiruse päritolu, kiirenduse ja levimise. päikesetuule voogusid (HSS) ja jälgis nende mõju Maa madalal laiuskraadil olevale ionosfäärile. on näidanud, kuidas kosmoseilma saab ennustada 2–2.5 päeva ette. Uuring on uudne päikesetuule leviku ja selle mõju Maa-lähedasele keskkonnale ühendamisel kosmose erinevatest vaatepunktidest. See näitab, et kosmoses õigesse kohta paigutatud satelliite saab kasutada päikesetuulte Maa suunas levimise jälgimiseks, mis võib oluliselt parandada kosmoseilma prognoosimist.

Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) kavandatava "Vigil-missiooni" eesmärk on hoida silma peal ka päikesetuultel, et anda ette hoiatus lähenevate päikesetormide eest Fifth Lagrange'i punktist (L5), mis asub Päikesest lähimast 150 miljoni km kaugusel. Praegu arendusjärgus pakub see pärast selle käivitamist 2031. aastal peaaegu reaalajas andmevoogu kosmoseilmateenuste jaoks.

***

viited:

Jain RN, et al 2024. Suure kiirusega päikesetuule voo mõju madala laiuskraadiga ionosfäärisüsteemile – uuring, mis ühendab India MOM-i ja InSWIM-i vaatlusi. Kuningliku Astronoomiaühingu igakuised teated, stae2091. Avaldatud: 09. september 2024. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae2091

Turner H., 2024. Päikesetuuleandmete assimilatsiooni prognooside paranemine. Doktoritöö. Readingi ülikool. 21. mai 2024. DOI: https://doi.org/10.48683/1926.00116526 Saadaval https://centaur.reading.ac.uk/116526/1/Turner_thesis.pdf

ESA. Kosmoseohutus – Vigil missioon. Saadaval aadressil https://www.esa.int/Space_Safety/Vigil

Eastwood JP, 2024. Valvemagnetomeeter operatiivseks kosmoseilmateenistuseks Päikese-Maa punktist L5. Kosmose ilm. Esmakordselt avaldatud: 05. juuni 2024. DOI: https://doi.org/10.1029/2024SW003867

***

Teemaga seotud artiklid