Корональные выбросы массы с поверхности Солнца порою происходят несколько раз в сутки. Гигантские магнитные пузыри плазмы вырываются в окружающее пространство со скоростью от нескольких сотен до нескольких тысяч километров в секунду.

3D-реконструкция коронального выброса массы 6 сентября 2011 года методом DIRECD с ранней оценкой направления его распространения. Чёрная прямая линия — центральная ось конуса DIRECD. Чёрный контур на сфере — область димминга на солнечном диске. Источник: Шантану Джаин и др./Astronomy & Astrophysics.

Корональный димминг (тёмная область) в солнечной короне (слева), по данным SDO/AIA, и связанный с ним корональный выброс массы (справа), по данным коронографов SOHO/LASCO/C2/C3, на конец дня 6 сентября и начало дня 7 сентября 2011 года. Иллюстрация предоставлена авторами исследования.

Обнаружить корональный выброс массы на раннем этапе развития крайне сложно. Как правило, его регистрируют специальные коронографы — телескопы, с помощью которых наблюдают солнечную корону вне затмений. Такие телескопы создают эффект искусственного солнечного затмения, но при этом скрывают солнечный диск на несколько его радиусов и с трудом могут точно отследить раннюю эволюцию пузыря заряженных частиц, направленных на Землю.

Сотрудники Сколковского института науки и технологий совместно с коллегами из NorthWest Research Associates (США), Грацского университета и Обсерватории Канцельхоэ (Австрия) разработали метод, с помощью которого можно прогнозировать траекторию выбросов солнечной плазмы в трёхмерном пространстве на основе снимков солнечной короны, полученных в сверхжёстком ультрафиолете. Метод DIRECD (Dimming InfeRred Estimate of CME Direction — Оценка предполагаемого направления коронального выброса массы при затемнении) основан на регистрации следов выброса непосредственно на Солнце, так называемых корональных диммингов. Это тёмные пятна на изображениях солнечной короны в экстремальном ультрафиолете. Появление диммингов отражает потерю вещества в короне во время выброса плазмы. По эволюции области затемнения можно оценить раннее направление распространения выбросов — это показали предыдущие исследования международной группы.

Подход включает в себя трёхмерное моделирование корональных выбросов. Для этого используется геометрическая модель конуса. Изучаются ширина, высота, расположение источника и отклонение от радиального направления. Затем определяется доминирующее направление эволюции диммирования и решается обратная задача по восстановлению ансамбля конусов корональных выбросов различной высоты, ширины и отклонений. Сравнивая ортогональные проекции корональных выбросов на солнечную сферу с геометрией затемнения, определяют трёхмерное направление выбросов.

То есть имея лишь двумерные данные о димминге, полученные из изображений Солнца на самой ранней стадии выброса, можно точно оценить трёхмерные параметры пузыря плазмы, в том числе направление его движения в трёхмерном пространстве — ещё до того, как он попадёт в поле зрения коронографов. А значит, метод предоставляет возможность прогнозировать солнечные бури и смягчать их негативное воздействие на многие сферы промышленности и технологические системы в космосе и на Земле.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале «Astronomy & Astrophysics».

№3, 2024