Полное понимание механизма распространения коронального выброса массы (CME) имеет решающее значение для лучшего прогнозирования космической погоды. Именно они генерируют геомагнитные бури, способные вызвать катастрофические повреждения энергосетей на Земле и серьезные угрозы для спутников на низкой околоземной орбите и их экипажей. Основные параметры КВМ, скорости и ускорения, изменяющиеся со временем и их расстоянием от Солнца, позволяют ученым прогнозировать отдельные моменты их прихода к Земле. В новой статье с участием астрономов Ягеллонского университета проанализирована изменчивость этих параметров в 23-м и 24-м циклах солнечной активности.
Космическая погода в основном контролируется корональными выбросами массы (CME) , которые представляют собой массивные выбросы намагниченной плазмы из солнечной атмосферы. Они были тщательно изучены на предмет их значительного воздействия на окружающую среду Земли. Первый известный CME был зарегистрирован коронографами на борту спутника Orbiting Solar Observatory (OSO-7) . Напомним: коронограф — это прибор для наблюдения за солнечной короной, которая обычно теряется в свете фотосферы. Он оснащен диском - специальной апертурой, эффективно блокирующей свет, исходящий от видимого диска Солнца, благодаря чему можно непосредственно наблюдать солнечную корону и ее окрестности, до этого изобретения это было возможно только во время полного солнечного затмения.. Коронографы позволяют ученым наблюдать за бурными явлениями, происходящими в короне, а также за кометами как можно ближе к Солнцу .
Однако с 1995 года КВМ интенсивно изучаются, в основном с использованием чувствительного прибора LASCO на борту космического корабля SOHO (NASA/ESA) — Solar and Heliospheric Observatory . До декабря 2017 года SOHO/LASCO зарегистрировала около 30 000 событий CME. Основные параметры CME, определенные вручную по изображениям LASCO, сохраняются и доступны через каталог SOHO/LASCO . Начальные скорости CME, параметры, полученные путем подгонки линейной регрессии к точкам на графике для данных расстояния и времени, являются основным параметром, используемым при прогнозировании возможных эффектов выбросов корональной массы на окружение Земли , включая астронавтов, спутники и электрические сети.
Два основных параметра, скорость и ускорение КВМ, получаются путем подгонки , соответственно, простой и квадратичной зависимости ко всем точкам измерения (расстояние-время), доступным для данного события - всплеска КВМ. Определенные таким образом параметры в некотором смысле отражают их средние значения в поле зрения коронографов LASCO. Однако очевидно, что оба эти параметра непрерывно изменяются с изменением расстояния КВМ от Солнца и времени их распространения в пространстве. Таким образом, средние значения скорости и ускорения, используемые во многих исследованиях, не дают нам полного описания распространения и эволюции КВМ. В новой статье представлен статистический анализ кинематических характеристик 28 894 CME, зарегистрированных LASCO с 1996 по середину 2017 года. Эти исследования включают большое количество событий, наблюдаемых в течение 23-го и 24-го солнечных циклов. Использовались архивные данные из каталога SOHO/LASCO и новая методика определения скорости КВМ.
Статистический анализ показывает, что в самом начале расширение КВМ, еще происходящее в окрестности Солнца, подвержено нескольким факторам, таким как действие силы Лоренца, взаимные взаимодействия КВМ-КВМ или различия в скорости между начальной и конечной частями КВМ, которые определяют дальнейшее распространение явления. Хотя средние значения каталожных ускорений КВМ всегда близки к нулю, а более детальные исследования показывают, что их мгновенные ускорения могут сильно различаться в зависимости от условий, сложившихся в настоящее время на Солнце и в среде, в которой они распространяются, на самом деле эти условия различаются также в зависимости от данного КВМ и изменения солнечной активности. Начальное ускорение характеризуется быстрым увеличением скорости КВМ сразу после выброса во внутреннюю корону Солнца. За этой фазой следует менее значительное остаточное ускорение (или торможение), характеризующееся практически неизменной скоростью распространения КВМ.
Стоит отметить, что доминирующая сила, вызывающая выбросы корональной массы, сила Лоренца, может действовать на расстоянии около 6 солнечных лучей от Солнца в течение первых двух часов распространения. Также была обнаружена четкая антикорреляция между величиной начального ускорения и продолжительностью этого ускорения. Интригующим открытием является то, что остаточное ускорение оказывается намного меньше в течение 24- го цикла солнечной активности (у нас теперь 25-й цикл!) по сравнению с 23-м циклом. Исследования также показали, что анализируемые параметры, т.е. начальное ускорение, остаточное ускорение, максимальная скорость и время максимальной скорости, они, по-видимому, в значительной степени следуют солнечным циклам и в то же время отражают интенсивность отдельных циклов.