Чому передбачити сонячний викид складніше, ніж ураган на Землі
Сонце постійно вивільняє величезні обсяги плазми, які можуть вивести з ладу супутники та енергомережі на Землі. Британські вчені протестували оновлену систему моделювання, щоб з'ясувати, наскільки точно сучасна наука здатна визначити час прибуття цих космічних штормів до нашої планети.
Чи готове людство до сонячного гніву?
Наше світило не лише дарує тепло, а й постійно вивергає потік частинок, відомий як сонячний вітер. Проте справжню небезпеку становлять викиди корональної маси (CME) – гігантські хмари плазми, які за своєю природою нагадують виверження земних вулканів. Коли такий викид спрямовується в бік Землі, він стикається з нашим магнітним щитом, що може спричинити серйозні пошкодження космічних апаратів та наземної інфраструктури. Про це повідомляє журнал Space Weather.
Прогнозування часу прибуття таких "хмар" є критично важливим завданням, яким цілодобово займається Центр оперативної космічної погоди британської метеослужби (MOSWOC). Для цього фахівці використовують складні математичні моделі, що імітують рух плазми від Сонця до Землі. Основна складність полягає в тому, що початкові умови на Сонці відомі лише приблизно, тому вчені застосовують метод "ансамблів" – створення десятків різних прогнозів з дещо зміненими параметрами.
Ми описуємо систему ансамблевого прогнозування з 24 учасників, яка використовується в оперативному центрі космічної погоди Met Office для прогнозування часу прибуття викидів на Землю,
– прокоментував провідний автор дослідження Зігфрід Гонзі.
У межах нового дослідження британські науковці разом із колегами з NASA та NOAA вирішили перевірити, чи допоможе збільшення кількості прогнозів в ансамблі покращити точність. Вони проаналізували 80 реальних випадків сонячних викидів, що сталися у період з 2016 по 2022 роки. Дослідники порівняли діючу систему з 24 моделями та нову "експериментальну" версію, яка містила вже 81 варіант розвитку подій.
Результати виявилися неочікуваними для багатьох фахівців. З'ясували, що просте збільшення кількості учасників ансамблю не призводить до автоматичного зростання точності. Навіть за використання найсучасніших моделей помилка у визначенні часу прибуття сонячного шторму часто перевищує 24 години. Цікаво, що лише близько 40% прогнозів потрапили у "вікно" точності тривалістю в одну добу.
Одним із головних висновків стало те, що традиційні метрики звичайного земного прогнозу погоди погано працюють у космосі.
Наприклад, якщо у прогнозі урагану невелика розбіжність між моделями зазвичай вказує на високу впевненість, то у випадку з Сонцем це правило не діє. Дослідники помітили багато випадків, коли понад 80% моделей ансамблю показували схожий час прибуття плазми, але реальний удар ставався на день пізніше або раніше.
Вчені пояснюють такі труднощі недосконалістю вхідних даних. Синоптичні карти магнітного поля Сонця мають похибки, а вимірювання швидкості сонячного вітру поблизу нашого світила практично відсутні.
Попри ці труднощі, науковці вважають, що перехід на систему з 81 учасника є правильним кроком. Це закладає фундамент для майбутніх покращень, коли у розпорядженні метеорологів з'являться точніші дані з нових сонячних обсерваторій.
Сьогодні космічна синоптика перебуває на етапі, що нагадує становлення метеорології на початку минулого століття. Фахівці наголошують, що вдосконалення моделей та покращення методів збору даних мають відбуватися одночасно, адже від цього залежить безпека нашої технологічної цивілізації.