在公众的帮助下改进了对地球的太阳风暴预报

时间：2021-10-15 12:52:13 来源：

该图显示了从太阳表面喷出的CME，是由两台STEREO航天器上的摄像头从两侧拍摄的。红色和粉红色线显示了由Solar Stormwatch项目中的志愿者追踪的轮廓，该轮廓有助于将有关CME大小和形状的重要数据添加到新的预测模型中。

新的CME预测方法显示出在未来的NASA任务中包括摄像头的价值。

一支由公民科学家组成的军队进行的太阳风暴分析已帮助研究人员设计了一种新的，更准确的预报方式，可以预测何时地球将受到有害的太空天气的袭击。雷丁大学的科学家将公众进行的分析添加到计算机模型中，该计算机模型用于预测日冕物质抛射（CME）（对卫星和宇航员有害的巨大太阳爆发）何时到达地球。

研究小组发现，在自愿者分析中纳入有关CME大小和形状的信息后，预测的准确性提高了20％，不确定性降低了15％。该数据是在雷丁研究人员设计并于2010年开始运行的Solar Stormwatch公民科学项目的最新活动中被成千上万的公众捕获的。

这些发现支持将NASA和ESA等机构目前计划在太空天气监测任务中使用的宽视野CME成像相机。

显示从太阳喷出的CME的图像，上面覆盖了Solar Stormwatch志愿者记录的轮廓（右），并且基于新的太阳风模型预测了CME的运动（左）。左侧的动画还显示了两个STEREO spacraft的位置和视野，它们在右侧记录了CME图像。

雷丁大学气象系的太空天气研究员卢克·巴纳德（Luke Barnard）博士说：“ CME是呈香肠状的团块，由数十亿吨的磁化等离子体组成，它们以每小时一百万英里的速度从太阳的大气中喷出。它们能够损坏卫星，使电网过载并使宇航员暴露于有害辐射中。

“因此，预测它们何时与地球碰撞非常重要，但是由于CME的速度和方向变化很大并且受到太阳风的影响，并且它们在穿越太空时会不断改变形状，因此变得困难。

“目前的太阳风暴预报是基于CME离开太阳表面后的观测结果，这意味着它们具有很大的不确定性。自愿者数据在建立CME的时候提供了第二阶段的观察，从而更好地了解了CME的形状和轨迹。

“其他CME观测值的价值表明，在未来的太空天气监测任务中，将航天器上的摄像头包括在太空船中将是多么有用。更准确的预测可以帮助防止对我们的基础架构造成灾难性破坏，甚至可以挽救生命。”

在AGU Advances发表的这项研究中，科学家首次使用了由Reading的合著者Mathew Owens教授开发的全新的太阳风模型，首次创建了CME预测。

简化的模型最多可以运行200次仿真（相比之下，更复杂的模型目前使用的模拟次数约为20），可以提供对太阳风速及其对CME运动的影响的改进估算，其中最有害的是可以到达地球的CME。 15-18小时。

将公共CME观测值添加到模型的预测中有助于更清晰地了解CME在空间中可能采取的路径，从而减少了预测的不确定性。新方法也可以应用于其他太阳风模型。

雷丁合著者克里斯·斯科特（Chris Scott）教授领导了Solar Stormwatch项目。它要求志愿者追踪两架NASA STEREO航天器上由Heliospheric Imagers捕获的数千种过去的CME的轮廓-专业的广角相机，该航天器绕太阳运行并监视其与地球之间的空间。

科学家将这些新的预测方法追溯应用于志愿者分析过的相同CME，以通过其他观察测试他们的预测有多准确。

使用新方法进行未来的太阳风暴预报将需要对航天器摄像机捕获的图像进行快速实时分析，这将提供警告，表明CME在到达地球之前几小时甚至几天仍在向地球行驶。

参考：L. Barnard，M。J. Owens，C。J. Scott和C. A. de Koning的L. Barnard，2020年9月18日出版的AGU Advances的“受到日光层成像仪观测值约束的整体CME建模”
10.1029 / 2020AV000214

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