18 мая 2021

Учёные моделируют прогнозы солнечной радиации на суперкомпьютере

Ученые давно задавались вопросом, почему потоки горячего газа, идущие со стороны Солнца, на своем пути к Земле остывают медленнее, чем ожидалось, и теперь в новом исследовании они использовали суперкомпьютер, чтобы найти ответ на этот вопрос.

Команда планирует сравнить результаты своего моделирования с «реальными» данными, полученными при помощи космического аппарата Solar Orbiter, в надежде, что эти данные подтвердят сделанные прогнозы и дадут возможность прийти к окончательному ответу.

Солнечный ветер представляет собой поток заряженных частиц, непрерывно извергаемый с поверхности нашего светила в Солнечную систему, в результате чего Земля подвергается постоянной бомбардировке солнечными частицами. Если интенсивность солнечного ветра достаточно велика, то он может вызвать проблемы с искусственными спутниками Земли, нанести вред здоровью астронавтов, находящихся в космосе, оказать негативное влияние на системы сотовой связи, системы производства и распределения электроэнергии, а также транспортную инфраструктуру.

Для того чтобы успешно прогнозировать такие события космической погоды, команда исследователей пытается проникнуть в тайны механизмов формирования космической погоды. Одной из таких загадок является нагрев и ускорение солнечного ветра.

Команда астрономов, возглавляемая Джефферсоном Агудело (Jeffersson Agudelo) из Университетского колледжа Лондона, Соединенное Королевство, провела моделирование солнечного ветра на мощном суперкомпьютере и проанализировала полученные результаты.

Моделирование было проведено с использованием службы Data Intensive at Leicester высокопроизводительного вычислительного центра Distributed Research utilizing Advanced Computing (DiRAC).

Когда солнечный ветер достигает Земли, его температура оказывается примерно в 10 раз выше, по сравнению с ожидаемой, и составляет от 100 000 до 200 000 градусов Цельсия. Внешняя атмосфера Солнца, в которой формируется солнечный ветер, имеет температуру порядка одного миллиона градусов Цельсия.

Используя результаты этого моделирования, команда пришла к выводу, что солнечный ветер остается горячим на протяжении более длительного времени, чем считалось, из-за происходящего на относительно небольших пространственных масштабах (сотни километров) магнитного пересоединения, которое имеет место в турбулентных потоках солнечного ветра.

Это явление наблюдается, когда две противоположно направленные линии магнитного поля разрываются и пересоединяются, в результате чего выделяется большое количество энергии. Этот же процесс вызывает более крупные вспышки, извергающиеся с поверхности Солнца, отметили авторы.

В будущем команда планирует сравнить свои результаты с наблюдениями, проведенными при помощи миссии Solar Orbiter Европейского космического агентства. «Наше понимание пересоединения магнитных линий и турбулентности может сделать большой шаг вперед, если мы объединим данные этого моделирования с новыми данными, собранными при помощи аппарата Solar Orbiter».