Fizica erupțiilor solare ar putea ajuta oamenii de știință să prezică izbucniri iminente

Prognoza meteo spațială este un joc de ghicituri. Previziunile izbucnirilor de la soare se bazează de obicei pe cantitatea de activitate observată pe suprafața agitată a soarelui, fără a ține cont de procesele specifice din spatele exploziilor.

Dar o nouă tehnică ar putea ajuta la prezicerea erupțiilor violente de radiații cunoscute sub numele de erupții solare pe baza fizicii din spatele lor, raportează cercetătorii în 31 iulie. Ştiinţă. Când a fost aplicată datelor vechi, metoda a anticipat mai multe erupții puternice, deși a ratat și unele.

Radiațiile eliberate în erupțiile solare și erupțiile asociate de particule încărcate sau plasmă pot fi dăunătoare. Această vreme spațială poate perturba comunicațiile radio, arunca sateliți, distruge rețelele electrice și pune în pericol astronauții (SN: 9/11/17). Prognoze mai precise ar putea permite operatorilor să dezactiveze sistemele sensibile sau să facă în alt mod pregătiri pentru atenuarea efectelor negative.

Metodele actuale de predicție se bazează pe urmărirea fenomenelor legate de erupții, cum ar fi petele solare mari și complexe – regiuni întunecate de pe suprafața soarelui cu câmpuri magnetice puternice. Dar asta duce la unele alarme false.

În schimb, noua metodă de predicție are rădăcinile în complexitatea modului și când buclele încurcate ale câmpurilor magnetice ale soarelui se rearanjează, într-un proces cunoscut sub numele de reconectare magnetică, eliberând explozii de energie care marchează erupțiile solare.

Pe suprafața soarelui, câmpurile magnetice pot deveni noduroase. Liniile de câmp magnetic, contururile imaginare care indică direcția câmpului magnetic în diferite locații, se buclă și se încrucișează una peste alta ca spaghetele bine amestecate. Când acele linii se rup și se reconnectează, o explozie de energie este eliberată, producând o erupție. Detaliile despre cum și în ce condiții se întâmplă acest lucru nu au fost încă dezvăluite.

În noul studiu, fizicianul Kanya Kusano de la Universitatea Nagoya din Japonia și colegii sugerează că cele mai mari erupții au rezultat atunci când două linii de câmp magnetic arc se conectează, formând o buclă în formă de m, deoarece o buclă mai mică se formează aproape de suprafața soarelui. Această „instabilitate cu arc dublu” duce la mai multă reconectare magnetică, iar bucla în formă de m se extinde, eliberând energie.

Folosind date de 11 ani de la sonda spațială Solar Dynamics Observatory a NASA, cercetătorii au identificat regiuni de pe soare cu activitate magnetică ridicată. Pentru fiecare regiune, echipa a determinat dacă condițiile sunt propice pentru o instabilitate cu arc dublu care induce erupții și apoi și-a propus să prezică cele mai puternice erupții pe care le produce soarele, numite erupții de clasa X. Tehnica a prezis corect șapte din nouă erupții care au depășit un prag pe care cercetătorii l-au ales, numit X2, a doua subdiviziune de forță a clasei X.

Predicțiile de succes sugerează că cercetătorii ar fi putut identifica procesul fizic care stă la baza unora dintre cele mai mari izbucniri.

„Predicțiile sunt un punct de referință foarte bun pentru cât de bine putem înțelege natura”, spune Kusano.

Predicțiile nereușite sunt la fel de iluminatoare: „Chiar dacă eșuează, ne spune ceva”, spune fizicianul solar Astrid Veronig de la Universitatea din Graz din Austria, care a scris un comentariu asupra rezultatului, publicat de asemenea în Ştiinţă. Cele două erupții pe care tehnica le-a ratat nu au avut o ejecție asociată de plasmă de pe suprafața soarelui. „Acest tip de instabilitate poate nu este o modalitate bună de a explica aceste alte erupții”, spune Veronig. Este posibil ca acestea să fi rezultat din reconectarea magnetică deasupra, în loc de aproape de suprafața soarelui.

Mecanismul pe care cercetătorii și-au bazat predicția „este cu adevărat interesant și foarte perspicace”, spune fizicianul solar KD Leka de la NorthWest Research Associates din Boulder, Colorado. Dar, observă ea, metoda nu a putut prezice cât de curând vor avea loc erupțiile – dacă izbucnirea va avea loc la o oră sau la o zi după ce au avut loc pentru prima dată condițiile potrivite – și nu a identificat erupții X1 puțin mai slabe sau următoarea clasă, cunoscută sub numele de erupții de clasă M, care ar putea fi totuși dăunătoare.

„Mantra după care trăiesc”, spune Leka, „este orice regulă pe care crezi că ai înțeles-o despre soare, va descoperi cum să o încalci.”