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:

Малина под прицелом: необычные рецепты для здоровья и красоты

Стоит жара, вот-вот на дачах и приусадебных участках начнет созревать малина.
Подробнее »»

Сила рукопожатия указывает на состояние здоровья

Ученые рассказали, что сила рукопожатия указывает на состояние здоровья и наличие серьезных заболеваний.
Подробнее »»

Топологический сверхпроводник обеспечил идеальное туннелирование

Физики экспериментально подтвердили парадокс Клейна — беспрепятственное прохождение частиц сквозь потенциальный барьер. Это явление было изначально теоретически предложено для релятивистских частиц, но его удалось обнаружить на границе между металлом и то
Подробнее »»

Продукты, которые наполняют организм живой водой

Согласно всем известной рекомендации, необходимо выпивать восемь стаканов воды в день (некоторые специалисты советуют даже больше).
Подробнее »»

Доказанные наукой плюсы от употребления рыбы

Когда-то в нашей стране четверг считался рыбным днём, и в столовых многочисленных предприятий было принято подавать рыбные блюда.
Подробнее »»

Читайте также:
26.06 - 22:20

10 вкусных сэндвичей для пикника

Наличие большого количества различных кулинарных рецептов позволяет значительно разнообразить рацион целой семьи.
Подробнее »»

26.06 - 21:29

Третий лишний? Что делать, если мужчина слишком привязан к маме 

жизни слишком много. И кто в этом трио лишний — вы или свекровь, становится уже непонятно.
Подробнее »»

26.06 - 21:06

Миллион лайков: 5 приложений, которые сделают твой Instagram самым стильным

Раньше, чтобы сказать что-то о человеке, спрашивали, кто его друг – помнишь поговорку?.
Подробнее »»

26.06 - 20:04

Чрезмерное потоотделение: натуральные средства помощи

Потение является естественным процессом, позволяющим организму регулировать температуру тела.
Подробнее »»

26.06 - 19:49

Сосудистая сетка на лице – как помочь ребенку?

Купероз в младенческом возрасте
Подробнее »»

26.06 - 19:44

Физики разобрались в замерзании мыльных пузырей

Физики из США экспериментально исследовали замерзание мыльных пузырей, выделили два основных сценария замерзания и объяснили их теоретически.
Подробнее »»

26.06 - 19:44

Физики разобрались в замерзании мыльных пузырей

Физики из США экспериментально исследовали замерзание мыльных пузырей, выделили два основных сценария замерзания и объяснили их теоретически.
Подробнее »»

26.06 - 19:07

Украинцев предупредили о схеме мошенников с арендой квартир

Как не попасть в ловушку.
Подробнее »»

26.06 - 18:31

При каких болезнях нельзя есть определенные виды зелени?

Зелень принято считать частью здорового рациона, - причем едва ли не самой полезной.
Подробнее »»

26.06 - 18:01

Десерт из детства: топ-3 рецепта вареников с вишней

Вареники с вишней — традиционное блюдо, распространенное в украинской кухне.
Подробнее »»

26.06 - 17:35

Медики предупреждают об опасности частого мыться головы

Чистые волосы, это важная составляющая женского образа и ее красоты.
Подробнее »»

26.06 - 17:07

Сигналы организма о нехватке витаминов

Большинство из нас знает, что здоровое питание и физические упражнения способствуют долголетию.
Подробнее »»

26.06 - 16:52

Показатели нормы пульса у детей разного возраста, причины ее нарушения

Контролировать пульс ребенка, как и взрослого, можно дома самостоятельно, но при этом важно знать, какие показатели относятся к норме, и по каким причинам они могут колебаться.
Подробнее »»

26.06 - 16:05

Медики рассказали, кому нельзя есть вишню

Вишня — очень вкусная ягода, которую любят не только взрослые, но и дети
Подробнее »»

26.06 - 15:42

Физики научились готовить идеальные блинчики

Физики из Новой Зеландии и Франции разработали оптимальную стратегию поджаривания блинчика, при которой его поверхность получается наиболее плоской.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...