Kuidas me teame, kas krooniaine massiline väljavool (CME) on maa suunaline ja millal ta kohale jõuab?

Kui tekib päikesepurse või päikeseniidi katkemine, siis me ei tea kohe, kui ta käivitab krooniaine massilise väljavoolu (CME). Isegi kui koronaalmassi väljatõrjumine tungis kosmosesse, ei ole tagatisi, et see on suunatud Maa poole. Selles artiklis näitame teile meetodeid, mida saab kasutada selleks, et kindlaks teha, kas päikesel alguse saanud krooniaine massiline väljavool on suunatud Maa poole ja millal see saabub.

1. Kasutades prootonivoogude monitori

Meie veebisaidil leiate andmevälja, mis näitab ≥10 MeV päikese prootonite arvu, mõõdetuna Maa lähedal. Kui Päikesel toimub tohutu plahvatus, siis see võib vallandada päikesekiirguse tormi, mis nende mõõturitega registreeritakse. Päikese prootonid puhutakse kosmosesse ja nad võivad liikuda kiirusega, mis on lähedal valguse kiirusele äärmuslikes tingimustes. Nad on esimesed maapinnale jõudvad osakesed, nii et päikesekiirguse torm võib areneda väga kiiresti pärast suurt sündmust päikese pinnal. Need päikese prootonid on heaks indikaatoriks näitamaks, et seal oli eruptiivne päikese sündmus, mis tõenäoliselt käivitas kosmosesse krooniaine massilise väljavoolu. Kuigi me võime olla päris kindlad, et krooniaine massiline väljavool avanes kosmosesse, ei ole see ideaalne viis kindlaks teha, kas koronaalmassi väljatõrjumine on Maa poole suunatud, kuna need osakesed kalduvad järgima planeetidevahelist magnetvälja: Parkeri spiraali. On juhtunud, et nägime maa peal päikesekiirguse tormi aga sellega seotud krooniaine massiline väljavool siiski ei sisaldanud Maa-suunalist komponenti. See esineb sageli läänepoolse osa lähedal toimuvate sündmuste ajal, kuid harvadel juhtudel on meie planeedile jõudnud ka Päikese tagaküljel aset leidnud päikese sündmuste prootonid.

Pilt: Näide ≥10 MeV päikese prootonite graafikust, mille leiate meie veebilehelt. See graafik näitab ≥10 MeV päikese prootonite voogu Maa lähedal 14. juulil 2000.a., kui leidis aset üks X5.7 klassi päikesepurse. Me näeme ≥10 MeV päikese prootonite arvu järsku tõusu alates 10:35 UTC-st, vaid 32 minutit pärast päikesepurske algust. Millele vastab tugev S3 klassi päikesekiirguse torm.

2. Kasutades SOHO / LASCO kroonimõõdiku kujutisi

Parim viis olla kindel, et krooniaine massiline väljavool on maa poole suunatud, on piltide abil, mis on tehtud LASCO C2 ja C3 Päikese krooni mõõtevahendite - kroonimõõdikute (coronagraph) abil, mis asuvad Päikese ja Heliosfääri Vaatluskeskuse (Solar ja Heliospheric Observatory - SOHO ) kosmoselaeval. SOHO vaatab päikest Maa vaatenurgast selleks, et oleks võimalik hõlpsasti tuvastada võimalikke Maa suunalisi krooniaine massilisi väljavoole. Maa poole suunatud koronaalsed massväljundid ilmuvad osalise või täieliku halo-koronaalsete massväljunditena, kui nad levivad päikesest eemale. Pidage meeles, et SOHO pildid ei ole alati reaalajas ja peate tihti ootama mitu tundi uute kujutiste saabumist ning seega võib sageli kuluda mõnda aega, enne kui teame kindlalt, kas koronaalmõjul on maa poole suunatud komponent või mitte.

Allpool on kaks suurt näidet selle kohta, kuidas krooniaine massiline väljavool võib paista SOHO / LASCO instrumendi paketist tulevatel piltidel. Vasakpoolne animatsioon näitab krooniaine massilist väljavoolu, mida näeb SOHO / LASCO C2 instrument, ning mis liigub põhja poole ja ei mõjuta Maad. Sel ei ole halo visandit, seega saame kergesti järeldada, et see plasma pilv ei ole suunatud Maale. Paremal aga näeme SOHO / LASCO C2 poolt vaadatuna täielikku koronaalmassi väljavoolu tekitatud halo ümber päikese krooni. See krooniaine massiline väljavool moodustab täiusliku ringi, mis hõlmab LASCO kogu vaatevälja. See tähendab ühte kahest asjast: plasma pilv on suunatud otse meie poole või meist eemale.

Kui me ei ole kindlad, kas LASCO kujutistes avastatud koronaalmassi väljund pärineb maa poole olevast päikesekettast ehk võib-olla ei ole selle põhjuseks selgeid märke purse kohta, võime vaadata Päikese Pinna Mõjude Vaatluskeskuse (Solar TErrestrial RElations Observatory - STEREO) missiooni pilte. STEREO missioon koosneb kahest kosmoseaparaadist, mille nimeks on STEREO Ahead & STEREO behinde. Need vaatavad päikese tagakülge. STEREO ja SOHO kombineeritud kujutised annavad meile 3D-kujutise krooniaine massilisest väljavoolust ja ütlevad meile, kas koronaalmassi väljund on tulemas Maa poole või liigub Maa pealt ära. Nii SOHO kui ka STEREO missioonide pildid leiate veebilehelt.

Kasutades kõiki SOHO ja STEREO missioonidest saadaolevaid pilte, saavad kosmoseteadlased arvutada väljapaiske kiiruse ja seada krooniaine massilisele väljavoolule hinnangulise saabumisaja maale (Estimated Time of Arrival - ETA). Pärast seda, kui nad on oma aruanded lõpetanud, saate vaadata meie veebilehte ja vaadata päikesetuule mudelid ja NOAA SWPC igapäevaseid aruandeid, et näha, millal koronaalmass eeldatavalt saabub. SpaceWeatherLive meeskond annab ka analüüsi suuremate sündmuste ajal.

3. Päikeseenergiaandmete analüüsikeskuse (SIDC) Cactus tarkvara kasutamine

Belgia päikeseenergiaandmete analüüsikeskus (Solar Influences Data Analysis Center - SIDC) töötas välja programmi CACTUS, mis tähendab arvutipõhist CME jälgimist. See skaneerib automaatselt SOHO / LASCO kujutisi, et teha kindlaks, kas koronaalmassi väljapaise tabab tõenäoliselt Maad või mitte. See näitab, kas krooniaine massiline väljavool on halo-koronaalse massi väljaviskamine või osaline halo-koronaalmassi väljutamine ja määrab ka koronaalmassi väljapaiske kiiruse, mis võimaldab kindlaks teha, millal koronaalmassi väljavool maale saabub.

4. Elektronide, Prootonite ja α-osakeste monitori (EPAM) graafikute kasutamine

Elektronide, Prootonite ja α-osakeste monitor (EPAM) on mõõteriist Edasiarendatud Kompleksse Uurimissateliidi (Advanced Composition Explorer- ACE) pardal mille abil mõõdetakse väikese energiaga elektronide ja prootonite voogu, mida veetakse kaasa päikese tuulega. See on väga kasulik vahend, et välja selgitada, kas krooniaine massiline emissioon (CME) võib olla suunatud Maa suunas ja millal see saabub. Teeme selle mõne EPAMi graafikuga enda jaoks natuke selgemaks. Allpool leiate sellise EPAMi graafiku, millisena näeb see välja paar tundi pärast päikesepurset.

Kui Päikesel tekib tohutu plahvatus, heidetakse elektronid ja prootonid päikeselt kosmosesse. Elektronid ja prootonid surutakse välja päikesetuule vooluga. Kohe pärast sündmust, mis käivitas krooniaine massilise väljavoolu, näitab EPAM-graafik madala energiatarbega elektronide arvu kasvu, mis tähistab purske algust. Madala energiatarbega prootonite graafik tõuseb samuti pidevalt. See viitab sageli sellele, et osa koronaalmassi väljavoolust on maa poole suunatud. Kui me kõik kokku paneme ja me teame, et koronaalmassi väljavool on maa poole suunatud, jääb üks kriitiline küsimus: millal siis saabub krooniaine massiline väljavool maale?

Mida tähendab krooniaine massilise väljavoolu saabumine?

Kui me teame koronaalmassi väljapaiske kiirust, saame ise kindlaks teha, millal see saabub. Järgmises tabelis saate määrata, kui kaua kulub koronaalmassi väljavoolul, et liikuda päikese ja maa vahel, kui see ei aeglustu mööda teed. Allpool loetletud ajad on seega ainult juhised. On tavaline, et koronaalmassi väljapaisked jõuavad varem või hiljem kui prognoositav saabumisaeg, mõnikord varieerudes 6 tundi või rohkem!

Määrake mõju Elektronide, Prootonite ja α-osakeste (EPAM) monitori abil

Kui krooniaine massiline väljavool on käivitatud ja me otsustasime, et see on Maa-suunaline, on ainus asi, mida saame teha, oodata ja vaadata EPAM-i graafikuid. Enamik krooniaine massilisi väljavoole moodustavad plasma pilve ees lööklaine ja see kiirendab prootoneid, mida suudame mõõta EPAM instrumendi abil ACE-s. Me näeme, kuidas prootonite graafik tõuseb kuni koronaalmassi saabumiseni. Krundi esimest tõusu (vahetult pärast päikesepurset) nimetatakse algusfaasiks. See tõuseb aeglaselt (tõusev faas), kui koronaalmassi väljapaise jõuab lähemale. Paar tundi enne krooniaine massilise väljavoolu tegelikku saabumist toimub uus teravam tõus, mis viitab sellele, et koronaalmassi pilv saabub peagi. Kui EPAM-i graafikud ületavad oma tippväärtused, siis näitab see, et krooniaine massiline väljavool on jõudnud DSCOVR satelliidini. Päikesetuule- ja planeetidevahelise magnetvälja andmed peaksid nüüd selgelt näitama, et koronaalmassi väljavool on saabunud. Pärast koronaalset massi väljavoolu saabumist võite näha, et prootonite tasemed langevad aeglaselt normaal väärtusteni, välja arvatud juhul, kui muidugi maale on jõudmas teine ​​koronaalmassi pilv. Alltoodud pilt näitab EPAMi skeemi näidet, kus saab selgelt näha erinevaid faase. Pange tähele, et aeglased ja nõrgemad koronaalmassi väljavoolud ei lükka mõnikord enda ees lööklainet. Neid on EPAM-ist palju keerulisem või isegi võimatum välja lugeda!

<< Mine eelmisele lehele