科学家如何预测2017年8月全日食的科罗长

预测科学公司开发了一种数值模型，模拟了电晕目的在2017年8月21日，总日食。此动画比较了从总Eclipse的当天（2017年8月21日）到模型的预测所拍摄的照片中生成的复合图像。

它是2017年8月14日，在月亮将与太阳和地球交叉路径之前的一周，在美国拓展阴影。整个国家嗡嗡作响了预期，即可看到电晕的机会，太阳脆弱的外层大气。

但是，等待是一家位于圣地亚哥的私人研究公司预测科学公司的一群科学家的独特神经他们刚刚发表了一段预测，这是2011年8月21日，日常日食的日子的日子。他们的预测如何 - 复杂数值模型和数十小时计算的结果 - 比较真实的东西？

“等待整体，你确切地知道你预测的是什么以及你所期待的内容，”预测科学研究员ZoranMikić说。“因为你如此多地与模型一起工作，看看预测这么多次，它会被烧成你的大脑。有很多焦虑，因为如果你完全错了，那就有点令人尴尬。“

预测性科学研究人员使用来自美国宇航局的太阳能动力学天文台或SDO的数据来开发模型模拟了电晕的模型。他们的模型使用太阳表面上的磁场测量来预测磁场如何形状的电晕。他们的工作得到了美国宇航局，国家科学基金会和科学研究空军办公室的支持。Mikić是一篇论文的领先作者，总结了他们的工作，并于2018年8月27日在自然天文学上发表。

这种可视化在一个全太阳旋转期间显示了太阳的三维磁场。预测性科学研究员建模磁场线以计算电晕中复杂结构的存在。学分：预测科学Inc./nasa戈达德，Joy Ng

冠状科学深深植根于总黯淡的历史;即使是最先进的技术，它只是在总食中，科学家们可以解决电晕的最低区域，就在太阳的表面之上。太阳能气氛的这种动态部分具有复杂的磁场，供应能量，以便像耀斑和冠状大量喷射一样巨大的喷发。

随着来自太阳能爆炸的颗粒和辐射从太阳行驶，它们可以表现为近地球空间中的干扰，称为太空天气。就像我们在地球上经历的天气一样变量，空间天气可能会破坏轨道上的通信信号，宇航员和卫星，甚至电网。

预测和预测空间天气的能力 - 就像我们做陆地天气一样 - 对减轻这些影响至关重要，并且预测科学等模型是努力的主要工具。

Eclipses为研究人员提供了一个独特的机会来测试他们的模型。通过将模型的电晕预测与观察期间的观测相比，他们可以评估和改善模型的性能。

预测科学公司开发了一种数值模型，模拟了电晕目的在2017年8月21日，总日食。

2017年8月的预测科学团队的模型是他们最复杂的，但在二十年的日食预测中。

更大的复杂性要求更多的计算时间，每个模拟需要成千上万的加工器，并且需要大约需要两天的实时完成。该研究小组在奥斯汀德克萨斯高级计算机中心德克萨斯大学的一些超级计算机上运行了他们的型号;圣地亚哥大学圣地亚哥超级计算机中心;在加利福尼亚州硅谷的美国宇航局Ames研究中心美国宇航局高级超级计算设施的Pleiades超级计算机。

除了SDDO的Sun磁场的地图外，模型使用SDO观察突出 - Snakelike结构由太阳表面突出的冷，致密的太阳能材料制成。在磁场的压力部分的突起形成，在那里它扭在绳索中，如果过度涂抹，能够爆发。

研究人员还包括冠状加热的新计算。我们尚未了解电晕燃烧的电晕为200万华氏度，而在下面只有1000英里，底层表面煨10,000 f.一个理论提出了电磁波 - 叫做Alfvén波 - 从太阳的搅拌表面冲出进入电晕，加热颗粒在向外传播时，有点像海浪如何推动和加速冲浪者朝向岸边。

从总Eclipse的当天拍摄的照片产生的综合图像。

通过考虑突出和这些小小的 - 但许多波浪，科学家们希望绘制越来越详细的Corona复杂行为的肖像。

在Eclipse之后，该集团发现他们的预测钻孔与2017年8月21日，虽然模型缺乏许多更精细的结构，但他们的预测钻孔引人注目的相似之处。从日食的当天拍摄的地面上的预测和照片都显示出三个头盔飘带 - 巨大的花瓣状结构，这些结构形成在磁环网络上。比较强度支持新模型的进步。

科学家们一直以为扭曲的磁场潜在的突击场是太阳的重要组成部分，但球队的早期模型没有足够的复杂来反映它。对于加热电晕的波是相同的。“在某种意义上，模型的性能告诉我们，新的加热模型朝着正确的方向前进，”Mikić说。“它肯定显示出改善的结果。我们应该进一步追求和改进它。“

在Eclipse预测的业务中，它有助于太阳安静，或者不那么活跃。2017年8月，太阳在一个如此安静的阶段，在其大约11年周期中稳步走向太阳能活动。

科学家们通过从阳光的地球面的侧面收集的磁场数据提出了模型，在前面的27天内 - 阳光完成一个完全旋转的时间 - 因为目前没有办法观察整个球形太阳能一下子一下子。通过这种方法，在27天的开始时拍摄的测量 - 从太阳表面的一部分随后旋转到后面，在那里他们不再看到它们 - 更可能生长而不是结束时拍摄的。但在太阳能减少时，磁场不快地改变，因此甚至27天的数据也很有用。

预测和观察之间的一个差异是一种肤色的特征，称为伪钻子，从太阳的右上方喷出。研究人员确定了他们的模型错过了伪船只，因为磁场在数据收集期间的特定区域中发生了变化。Mikić说，不同的模型预测成功捕获了这种伪救球程序，因为它似乎在那里更准确地估计了磁场。

“我带走的最大的东西是他们有一个复杂的模特，看起来很好，但它们的观察是有限的，”NASA的戈达尔州Greenbelt，马里兰州Greenbelt的太阳能科学家亚历克斯·年轻人说没有参与这项研究。“模特错过是太阳不断变化的问题，这是他们无法从正确的地方进行足够的观察来处理的东西。”

测试模型如此彻底支持了解，以更多的数据和持续的有利地点，科学家可以更好地计算太阳的更精细的动态 - 并最终能够提高他们在空间中干扰技术和宇航员的空间天气事件的能力。

在数百万瞥见了Corona本身的一年后，2018年8月12日，美国宇航局在途中推出了帕克太阳能探头，实际飞过了电晕，比以前比任何航天器更接近太阳。

帕克太阳能探测器将从科罗长内部发送回到地球观测，研究人员可以添加到他们的模型中，填补了Corona复杂的物理学中的至关重要的知识差距。

Mikić说模特这样的模特可以通过Corlualualiual Corlual Cornawer的旅程来补充使命。科学家们从未使用过如此靠近太阳的数据。通过建模整个电晕 - 大幅度 - 研究人员将在帕克周边环境中提供至关重要的观点，因为它进入完全未开发的领土。

“这是帕克太阳能探测器和eclipse的惊人科学，即股票的一个关键目的，”华盛顿州美国宇航局总部的助理兼助理委员会委员会Zomaszurbuchen说。“除了科学之外，这是关于真正推进我们对天气预测天气的理解和能力，我们在美国宇航局可以拥有的重大影响。”

出版物：ZoranMikić，等，“预测2017年8月21日的Corona Total Solar Eclipse，”自然天文学（2018）