12.06 - 21:35

Астрофизики восстановили трехмерную структуру ударных волн на Солнце


 

Ученые разработали новый метод трехмерной реконструкции движения ударных волн в короне Солнца, которые возникают во время корональных выбросов массы. Полученные результаты могут помочь в понимании и прогнозировании экстремальных космических погодных явлений, влияющих на работу аппаратуры как на орбите Земли, так и на ее поверхности, сообщают авторы в The Astrophysical Journal.

Корональный выброс массы — это один из видов активности Солнца и других светил, который заключается в отделении заметного количества плазмы и связанных с ней магнитных полей от внешних слоев звезды. Эти события часто происходят вслед за солнечными вспышками и сопровождаются появлением протуберанцев — сгустков относительно холодного вещества фотосферы Солнца, поднимающихся над ее поверхностью в область горячей короны.

Во время коронального выброса выделяется большое количество энергии в разных видах. Одно из сопутствующих явлений — возникновение крупномасштабных ударных волн в короне, которые можно наблюдать в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне (длины волн от 121 до 10 нанометров). Такие волны, имеющие магнитозвуковую природу, впервые были зафиксированы при помощи спутника SOHO в конце XX века.

Отделяющиеся от Солнца облака плазмы могут разгоняться до тысяч километров в секунду и при взаимодействии с Землей и ее магнитосферой вызывать магнитные бури. Потоки заряженных частиц могут повредить электронику на борту высокоорбитальных спутников, а в случае особо сильных событий способны повлиять на работу и наземной аппаратуры. Сопутствующая выбросу волна также может путешествовать вместе с плазмой в межпланетном пространстве и принимать участие в ускорении частиц.

Такие волны изучают при помощи космических аппаратов, чувствительных к ультрафиолетовому излучению, но на отдельном изображении будет видна только проекция фронта волны вдоль луча зрения, что не позволяет узнать всю структуру изучаемого явления. В 2006 году в космос была выведена миссия NASA STEREO, состоящая из двух одинаковых телескопов, один из которых постоянно немного обгоняет Землю при движении по орбите, а второй чуть отстает, в результате чего угол между ними увеличивается примерно на 45 градусов в год. Благодаря этому появляется возможность одновременно наблюдать Солнце из разных точек.

Самостоятельной проблемой является нечеткая форма возмущения, что значительно затрудняет процесс отождествления объектов на изображениях с разных инструментов, из-за чего попыток использовать стереоскопический эффект для восстановления структуры волн в ультрафиолете принималось достаточно мало. Как следствие, ученые приходили к противоречивым результатам: в частности, высота волнового фронта в разных работах оценивалась от 35 до 150 тысяч километров.

Ученые из Сколтеха, Грацского университета имени Карла и Франца, а также Королевской обсерватории Бельгии под руководством профессора Сколтеха Татьяны Подладчиковой на основе полученных STEREO данных разработали новый метод реконструкции возмущений короны Солнца, которые наблюдаются в экстремальном ультрафиолете. Исследователи придумали два способа отождествления волнового фронта, один из которых годится для начала процесса, когда космические аппараты видят его совсем по-разному, а второй применим для поздней стадии, когда фронт расширяется и становится похож на обоих кадрах, но диффузен и слаборазличим. Метод применили ко двум корональным выборам массы, которые произошли 7 декабря 2007 года и 13 февраля 2009 года.

На начальном этапе развития волны авторы использовали методы стандартной в контексте обработки стереоизображений эпиполярной геометрии, но дополнили их анализом профилей возмущений интенсивности, полученных по разным направлениям, исходящим из точки происхождения коронального выброса. Такая комбинация позволила в большинстве случае в автоматическом режиме установить местоположение фронта и его высоту, однако на некоторых участки фронта эта задача становилась некорректной, из-за чего решение становилось неединственным, а результаты крайне ненадежными.
Второй этап обрабатывался при помощи метода кольцевого анализа (ring analysis), который заключается в попиксельном интегрировании интенсивностей в небольших областях волнового фронта на изображениях с обоих аппаратов. Сравнение получающихся значений позволяет отождествить искомые области, так как на поздних этапах развития возмущения оно расширяется и похоже выглядит с точки зрения обоих инструментов.

Согласно результатам фронты волны в начале достигают 100 тысяч километров в высоту, но в течение 20 минут уменьшаются в несколько раз. Использование стереоскопического эффекта позволило уточнить динамику событий. Оказалось, что скорости фронтов оцениваются от 206 до 266 километров в секунду. При этом оценки скорости разработанными ранее методами, не учитывающими трехмерную структуру возмущений, приводили к ошибкам до 25 процентов.

«Оценка 3D-структуры и высоты магнитозвуковых ударных волн, наблюдаемых в крайнем ультрафиолете, — это нетривиальная задача. Поскольку плазма является оптически прозрачной на наблюдаемых длинах волн, измеряемый сигнал отражает излучение, которое интегрируется вдоль линии зрения спутника, что существенно затрудняет идентификацию объектов на разных изображениях, — рассказывает первый автор статьи Татьяна Подладчикова. — Предлагаемый подход основан на комбинации методов геометрии стереозрения с дополнительными тонкими инструментами фильтрации шумов и может быть полезен для изучения и прогнозирования экстремальных космических погодных явлений».

В прошлом году был запущен зонд «Паркер», который будет исследовать Солнца с близкого расстояния. О ее научной программе мы писали в материале «Навстречу солнечному ветру». Об иногда появляющихся в короне Солнца дырах мы просили рассказать физика Сергея Богачева. Данные с аппаратов STEREO также использовали для тренировки системы машинного обучения, которая успешно справилась с задачей определения расположения пятен на обратной стороне звезды.

https://nplus1.ru

Ключевые слова:
Читайте также:

С какого возраста начинается старение и как продлить период молодости

Определение возраста, в котором начинается старение организма, является одной из «вечных» тем для научных поисков. Вот новая теория ученых: старение начинается после 50 лет.
Подробнее »»

Легендарный итальянский тренер может возглавить Динамо

Слухи связывают Клаудио Раньери с появлением в киевском Динамо
Подробнее »»

Число заболевших корью стремительно растет во всем мире

В 2018 году в мире 110 тысяч человек умерли от заразной болезни. ВОЗ настаивает на обязательной вакцинации.
Подробнее »»

Блохин может в Греции возобновить тренерскую карьеру

Бывший тренер сборной Украины Олег Блохин спустя 17 лет может вернуться в Грецию.
Подробнее »»

Типичные ошибки во время помощи при отравлении

Отравившемуся человеку близкие всегда стараются помочь. Но при этом часто совершаются ошибки.
Подробнее »»

Читайте также:
15.09 - 16:14

Зинченко стал самым дорогостоящим футболистом Украины

Украинский легионер Манчестер Сити Александр Зинченко существенно подорожал по версии Трансфермаркета
Подробнее »»

15.09 - 16:11

Экс-первая ракетка мира Клийстерс возобновит карьеру в 2020 году

Титулованная бельгийская теннисистка Ким Клийстерс после 8-летней паузы возвращается в большой спорт.
Подробнее »»

15.09 - 15:07

ЧМ в Китае: Сербия и Чехия вышли в финал утешительного турнира

На баскетбольном чемпионате мира стартовал утешительный турнир за 5-8 места.
Подробнее »»

15.09 - 14:38

Правда или миф: можно ли стимулировать роды в домашних условиях

Если вы родили до 40 недели, то вообще не задавались вопросом, как стимулировать роды. Но не всем так везет.
Подробнее »»

15.09 - 14:02

Свитолина драматично победила на старте турнира в Чжэнчжоу

Элина Свитолина ценой невероятных усилий вышла в четвертьфинал китайского турнира WTA Premier с призовым фондом $1,000,000.
Подробнее »»

15.09 - 13:50

Вместе или порознь? Как лучше отдыхать супругам

Отправляться в отпуск вместе или раздельно?
Подробнее »»

15.09 - 12:45

5 советов гинеколога на каждый день

Наши советы помогут вам сохранить репродуктивное здоровье.
Подробнее »»

15.09 - 12:33

Почему болит желудок?

Боли в желудке могут быть следствием отравления или перегрузки желудка пищей, а также симптомами заболеваний – например, таких как гастрит, панкреатит или язва.
Подробнее »»

15.09 - 11:28

Темный шоколад возбуждает сильнее поцелуев

Согласно новым исследованиям, шоколад сильнее стимулирует сердце и мозг, чем поцелуи.
Подробнее »»

15.09 - 10:31

Лазерная эпиляция: виды процедуры, типы лазера

Если с некоторыми современными стандартами красоты можно поспорить, то с отсутствием волос на женских ножках нет
Подробнее »»

15.09 - 10:30

Пересадка интимной микрофлоры — новое лечение женских болезней

Трансплантация вагинальной жидкости должна победить бактериальный вагиноз.
Подробнее »»

15.09 - 10:13

Путь к здоровому сердцу: 10 полезных советов и привычек

Предлагаем вам 10 полезных советов и здоровых привычек, которые помогут вам лучше себя чувствовать и предотвратить сердечные недуги.
Подробнее »»

15.09 - 08:31

7 причин, почему вы должны есть чеснок каждый день

Дьяволы, оборотни и вампиры остерегаются! Мы представляем семь шокирующих, интересных и удивительных фактов о чесноке - единственном веществе, которое делает вашу жизнь несчастной.
Подробнее »»

15.09 - 07:28

Почему мы совершаем одни и те же ошибки 

Практически каждый человек согласится с тем, что жизнь является быстротечной.
Подробнее »»

15.09 - 06:37

6 правил для легких полетов и быстрого восстановления

Авиаперелеты оборачиваются усталостью и лишают жизненной энергии? Эти советы помогут летать максимально комфортно.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...