Przejdź do treści

Nowe dane na temat koronalnych wyrzutów masy z LASCO

Ewolucja koronalnego wyrzutu masy widziana przez koronografy LASCO na pokładzie Obserwatorium Słonecznego i Heliosferycznego (SOHO). Widać tu wyraźnie trzy struktury: (1) jasną przednią (prowadzącą) krawędź, (2) ciemną jamę i (3) jasne, zwarte jądro. Źródło: NASA’s SOHO/LASCO.

Dokładne zrozumienie mechanizmu propagowania się koronalnych wyrzutów masy (ang. Coronal Mass Ejection, CME) ma kluczowe znaczenie dla lepszego przewidywania pogody kosmicznej. To właśnie one generują burze geomagnetyczne, które mogą powodować katastrofalne w skutkach uszkodzenia sieci energetycznych na Ziemi i poważne zagrożenia dla satelitów krążących na niskiej orbicie okołoziemskiej i ich załóg. Podstawowe parametry CME, prędkości i przyspieszenia zmieniające się wraz z czasem i ich odległością od Słońca, dają naukowcom możliwość przewidzenia poszczególnych czasów ich przybywania w okolice Ziemi. W nowym artykule powstałym z udziałem astronomów z Uniwersytetu Jagiellońskiego przeanalizowano zmienność tych parametrów w 23 i 24 cyklu aktywności Słońca.

Pogoda kosmiczna jest kontrolowana głównie przez koronalne wyrzuty masy (CME), będące ogromnymi erupcjami namagnesowanej plazmy z atmosfery słonecznej. Zostały one szeroko zbadane pod kątem znaczącego wpływu na środowisko Ziemi. Pierwszy ze znanych CME zarejestrowały koronografy obecne na pokładzie satelity Orbiting Solar Observatory (OSO-7). Przypomnijmy: koronograf to przyrząd służący do obserwacji korony słonecznej, zwykle ginącej w blasku fotosfery. Jest on wyposażony w dysk – specjalną przesłonę skutecznie blokującą światło pochodzące z widocznej tarczy Słońca, przez co możliwe jest bezpośrednie obserwowanie korony słonecznej i jej otoczenia, przed tym wynalazkiem możliwe jedynie w trakcie całkowitych zaćmień Słońca. Koronografy pozwalają naukowcom oglądać gwałtowne zjawiska zachodzące w obrębie korony, ale także maksymalnie zbliżające się do Słońca komety.

Od roku 1995 roku CME są jednak intensywnie badane w dużej mierze przy użyciu czułego instrumentu LASCO znajdującego się na pokładzie statku kosmicznego SOHO (NASA/ESA) – Solar and Heliospheric Observatory. SOHO/LASCO do grudnia 2017 roku zarejestrowały około 30 000 zdarzeń CME. Podstawowe parametry CME, określone ręcznie na podstawie obrazów z LASCO, są zachowane i udostępniane za pośrednictwem katalogu SOHO/LASCO. Prędkości początkowe CME, parametry uzyskane przez dopasowanie regresji liniowej do punktów na wykresie dla danych odległość-czas, są podstawowym parametrem stosowanym w przewidywaniu możliwego wpływu koronalnych wyrzutów masy na otoczenie Ziemi, w tym astronautów, satelity i sieci energetyczne.

 

Codzienne (tu z dnia 2 VII 2021 r.) zdjęcie korony słonecznej z SOHO/LASCO.

Na ilustracji: Codzienne (tu: z dnia 2 VII 2021 r.) zdjęcie korony słonecznej z SOHO/LASCO. 
Źródło: https://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime/c3/512/



Dwa podstawowe parametry, prędkość i przyspieszenie CME, są uzyskiwane przez dopasowanie, odpowiednio prostej i kwadratowej zależności, do wszystkich punktów pomiarowych (odległość-czas) dostępnych dla danego zdarzenia – wyrzutu CME. Wyznaczone w ten sposób parametry w pewnym sensie odzwierciedlają ich średnie wartości w polu widzenia koronografów LASCO. Jednak oczywiste jest, że oba te parametry zmieniają się w sposób ciągły wraz ze zmienną odległością CME od Słońca i czasem ich propagacji w przestrzeni. Zatem i stosowane w wielu badaniach średnie wartości prędkości i przyspieszenia nie dają nam pełnego opisu propagacji i ewolucji CME. W nowym artykule przedstawiono natomiast statystyczne analizy kinematycznych właściwości dla 28894 CME zarejestrowanych przez LASCO od 1996 do połowy 2017 roku. Opisywane badania obejmują dużą liczbę zdarzeń zaobserwowanych podczas 23 i 24 cyklu słonecznego. Wykorzystano przy tym archiwalne dane z katalogu SOHO/LASCO oraz nową technikę określania prędkości CME.

Z analizy statystycznej wynika, że na samym początku ekspansja CME, zachodząca jeszcze w sąsiedztwie Słońca, podlegają kilku czynnikom, takim jak działanie siły Lorentza, wzajemne interakcje CME-CME, czy różnice w prędkości między początkowymi a końcowymi częściami CME, które determinują dalszą propagację zjawiska. Choć średnie wartości przyspieszeń katalogowych CME są zawsze bliskie zeru, a bardziej szczegółowe badania pokazują, że ich przyspieszenia chwilowe mogą być bardzo różne w zależności od warunków panujących aktualnie na Słońcu i w otoczeniu, w którym się propagują, w rzeczywistości warunki te różnią się też w zależności od danego CME oraz zmian w aktywności Słońca. Początkowe przyspieszenie charakteryzuje się szybkim wzrostem prędkości CME tuż po wyrzucie w wewnętrznej koronie słonecznej. Po tej fazie następuje mniej znaczące przyspieszenie (lub opóźnienie) resztkowe (rezydualne), charakteryzujące się prawie nie zmieniającą się prędkością propagacji CME.

Warto zauważyć, że dominująca siła napędzająca koronalne wyrzuty masy, czyli siła Lorentza, może działać do odległości około 6 promieni Słońca licząc od Słońca, podczas pierwszych dwóch godzin propagacji zjawiska. Znaleziono także wyraźną antykorelację pomiędzy wielkością przyspieszenia początkowego i czasem trwania tego przyspieszenia. Intrygującym odkryciem jest to, że przyspieszenie resztkowe okazuje się być znacznie mniejsze podczas 24 cyklu aktywności Słońca (obecnie mamy już cykl 25!) w porównaniu z cyklem 23. Badania wykazały również, że analizowane parametry, czyli przyspieszenie początkowe, przyspieszenie resztkowe, prędkość maksymalna i czas prędkości maksymalnej, zdają się w dużej mierze podążać za cyklami słonecznymi i jednocześnie odzwierciedlać intensywność poszczególnych cykli.

 

Czytaj więcej:

 

Źródło: OAUJ

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska, Anitha Ravishankar
 

Na ilustracji: Ewolucja koronalnego wyrzutu masy widziana przez koronografy LASCO na pokładzie Obserwatorium Słonecznego i Heliosferycznego (SOHO). Widać tu wyraźnie trzy struktury: (1) jasną przednią (prowadzącą) krawędź, (2) ciemną jamę i (3) jasne, zwarte jądro. Źródło: NASA’s SOHO/LASCO.

Reklama