Готово ли человечество к солнечному гневу?

Наше светило не только дарит тепло, но и постоянно извергает поток частиц, известный как солнечный ветер. Однако настоящую опасность представляют выбросы корональной массы (CME) – гигантские облака плазмы, которые по своей природе напоминают извержения земных вулканов. Когда такой выброс направляется в сторону Земли, он сталкивается с нашим магнитным щитом, что может привести к серьезным повреждениям космических аппаратов и наземной инфраструктуры. Об этом сообщает журнал Space Weather.

Прогнозирование времени прибытия таких "облаков" является критически важной задачей, которой круглосуточно занимается Центр оперативной космической погоды британской метеослужбы (MOSWOC). Для этого специалисты используют сложные математические модели, имитирующие движение плазмы от Солнца к Земле. Основная сложность заключается в том, что начальные условия на Солнце известны лишь приблизительно, поэтому ученые применяют метод "ансамблей" – создание десятков различных прогнозов с несколько измененными параметрами.

Мы описываем систему ансамблевого прогнозирования из 24 участников, которая используется в оперативном центре космической погоды Met Office для прогнозирования времени прибытия выбросов на Землю,
– прокомментировал ведущий автор исследования Зигфрид Гонзи.

В рамках нового исследования британские ученые вместе с коллегами из NASA и NOAA решили проверить, поможет ли увеличение количества прогнозов в ансамбле повысить точность. Они проанализировали 80 реальных случаев солнечных выбросов, произошедших в период с 2016 по 2022 годы. Исследователи сравнили действующую систему с 24 моделями и новую "экспериментальную" версию, которая содержала уже 81 вариант развития событий.

Результаты оказались неожиданными для многих специалистов. Выяснилось, что простое увеличение количества участников ансамбля не приводит к автоматическому повышению точности. Даже при использовании самых современных моделей погрешность в определении времени наступления солнечного шторма часто превышает 24 часа. Интересно, что лишь около 40 % прогнозов попали в "окно" точности продолжительностью в сутки.

Одним из главных выводов стало то, что традиционные метрики обычного земного прогноза погоды плохо работают в космосе.

Например, если в прогнозе урагана небольшое расхождение между моделями обычно указывает на высокую степень уверенности, то в случае с Солнцем это правило не действует. Исследователи заметили множество случаев, когда более 80 % моделей ансамбля показывали схожее время прибытия плазмы, но реальный удар происходил на день позже или раньше.

Ученые объясняют такие трудности несовершенством входных данных. Синоптические карты магнитного поля Солнца имеют погрешности, а измерения скорости солнечного ветра вблизи нашего светила практически отсутствуют.

Несмотря на эти трудности, ученые считают, что переход на систему из 81 участника – правильный шаг. Это закладывает фундамент для будущих улучшений, когда в распоряжении метеорологов появятся более точные данные с новых солнечных обсерваторий.

Сегодня космическая синоптика находится на этапе, напоминающем становление метеорологии в начале прошлого века. Специалисты подчеркивают, что совершенствование моделей и улучшение методов сбора данных должны происходить одновременно, ведь от этого зависит безопасность нашей технологической цивилизации.