Как определить направление движения CME и время ее прибытия?

В начальный момент времени солнечной вспышки или извержения нити, неизвестно, имеется ли связанный с этим направленный в сторону Земли корональный выброс массы (CME). В этой статье рассматриваются методы определения направления выброса корональной массы и времени его прибытия на Землю.

1. Использование монитора протонного потока

На сайте есть график “Первичные солнечные протоны > 10MeV”. Во время огромных взрывов на Солнце может начаться радиационный шторм. В экстремальных ситуациях солнечные протоны высокой энергии попадают в космос и могут перемещатся со скоростями близкими к скорости света. Это первичные частицы, которые приходят на Землю. Если происходит радиационный солнечный шторм, мы очень быстро узнаем об этом, как и о том, связано ли данное событие с выбросом корональной массы или нет. Однако это не идеальный способ для определения направления выброса корональной массы, поскольку эти частицы, как правило следуют по спирали Паркера. При солнечном радиационном шторме, может случиться так, что имеющийся выброс корональной массы направлен в противоположную от Земли сторону. Это бывает часто, если происходящие события распологаются в районе западной оконечности видимого солнечного диска.

Изображение: Пример графика солнечных протонов с энергией ≥10 МэВ, который вы можете найти на нашем сайте. На этом графике показан поток солнечных протонов ≥10 МэВ вблизи Земли 14 июля 2000 г., когда произошла крупная солнечная вспышка X5.7. Мы видим резкое увеличение количества солнечных протонов с энергией ≥10 МэВ, начиная с 10:35 UTC, всего через 32 минуты после начала солнечной вспышки. Быстро развился сильный солнечный радиационный шторм S3.

2. Использование изображений коронографа SOHO/LASCO

Лучший способ определения направления выброса корональной массы, - рассмотреть изображения, получаемые коронографами LASCO C2 и C3, которые расположены на спутнике SOHO (солнечная и гелиосферная обсерватория). SOHO наблюдает за Солнцем со стороны Земли, поэтому можно легко идентифицировать потенциальные выбросы корональной массы, направленные в нашу сторону. CME направленные на Землю, будут отображаться как частичные или полные гало-корональные выбросы массы, когда они распространяются вдали от Солнца. Так-же следует иметь в виду, что изображения SOHO не всегда доступны в режиме реального времени, иногда бывает, что для получения новых изображений приходится ждать по несколько часов, таким образом, это может занять некоторое время, прежде чем вы с уверенностью сможете определить, движется ли выброс корональной массы в сторону Земли или нет. На приведенной ниже анимации SOHO/LASCO C2 показан полный выброс гало-корональной массы.

Ниже у нас есть два замечательных примера того, как выброс корональной массы может выглядеть на изображениях, полученных с помощью пакета инструментов SOHO/LASCO. Анимация слева показывает выброс корональной массы, наблюдаемый прибором SOHO/LASCO C2, который движется на север и не столкнулся с Землей. Очертаний ореола нет, поэтому мы легко можем сделать вывод, что это плазменное облако не нацелено на Землю. Справа, однако, мы видим выброс корональной массы полного гало, как это видно на SOHO/LASCO C2. Очертания этого коронарного выброса массы образуют идеальный круг, охватывающий все поле зрения LASCO. Это означает одно из двух: облако плазмы направлено прямо к нам или от нас.

Однако, будет справедливо отметить, что точное определение направления выброса корональной массы при использовании только изображений SOHO/LASCO может вызвать определенные затруднения. В этом случае можно дополнительно использовать снимки полученные проектом STEREO (Solar TErrestrial Revlations Observatory). Проект STEREO состоит из двух космических аппаратов, назваемых STEREO Ahead & STEREO Behind. Они всегда находятся в сумеречной зоне Солнца. Снимки STEREO и SOHO в комплексе дают трехмерное изображение выброса корональной массы и позволяют однозначно утверждать, куда движется выброс корональной массы, приближается ли он к Земле или наоборот удаляется от нее. Изображения проектов SOHO и STEREO имеются на сайте.

Используя все снимки, проектов SOHO и STEREO, ученые космической погоды рассчитывають скорость полета и установливают приблизительное время прибытия (ETA) для выброса корональной массы. После того, как они заканчивают свои отчеты, вы можете посмотреть их на сайте и на модели солнечного ветра, а так же ежедневные отчеты от NOAA SWPC, которые позволяют определить, когда ожидается выброс корональной массы. Команда SpaceWeatherLive также проводит анализ во время крупных событий.

3. Использование SIDC Cactus Software

В бельгийском Центре анализа данных о влиянии солнечных воздействий (SIDC) была разработана программа CACTUS, которая представляет собой компьютерное отслеживание CME. Он автоматически сканирует изображения SOHO/LASCO для определения, направления движения выброса корональной массы. Он показывает, является ли этот выброс гало-корональной массы, выбросом частично гало-корональной массы или простым выбросом корональной массы, а также определяет скорость движения выброса корональной массы, которая позволяет определить время прибытия его на Землю.

4. Использование EPAM-графика

EPAM - это Electron, Proton & Alpha Monitor, прибор установленный на спутнике ACE измеряющий количество электронов и протонов эмиссируемых Солнцем. Это очень полезный инструмент для определения направления выброса корональный массы и времени его прибытия. Мы несколько упростили некоторые участки EPAM. Ниже вы можете найти график EPAM, таким он может выглядеть спустя несколько часов после солнечной вспышки.

Когда на Солнце происходит огромный взрыв, электроны и протоны вытесняются потоком солнечного ветра в космос. Сразу же после события, которое вызвало выброс корональной массы, на графике EPAM будет зарегистрирован рост электронов с низкой энергией, что указывает на начало вспышки. Плотность протонного участка с низкой энергией также будет демонстрировать устойчивый рост. Это часто указывает на то, что часть выброса корональной массы направлена к Земле. Если объдинить все вместе и будет становлено, что выброс корональной массы находится на пути к Земле… остается только один важный вопрос: когда произойдет прибытие этого выброса корональной массы в место дислокации Земли?

Когда прибывает CME?

Как только будет определена скорость выброса корональной массы, можно определить время прибытия его на Землю. Следующая таблица содержит данные, зависимости времени прибытия выброса корональной массы на Землю от его начальной скорости, при условии, что скорость его движения будет постоянной. Таким образом, перечисленные ниже данные являются ориентировочными. Обычно выбросы корональной массы доходят до Земли с опережением или отставанием от прогнозируемого времени прибытия на 6 или более часов!

Скорость CME (км / с)	Время в пути (часы)	дней	часов
300	138,88	5	18.88
400	104,16	4	8,16
500	83.33	3	11.33
600	69.44	2	21.44
700	59.52	2	11.52
800	52.08	2	4.08
900	46.30	1	22.30
1000	41.67	1	17.67
1100	37.88	1	13.88
1200	34.72	1	10.72
1300	32.05	1	8.05
1400	29.76	1	5.76
1500	27.78	1	3.78
1600	26.04	1	2.04
1700	24.51	1	0.51
1800	23.15	0	23.15
1900	21.93	0	21.93
2000	20.83	0	20.83
2100	19.84	0	19.84
2200	18.94	0	18.94

Определение влияния с помощью монитора EPAM

Как только произошел выброс корональной массы и мы определили, что он приближается к Земле, единственное, что можно сделать, это подождать и посмотреть график EPAM. На нем мы увидим, как протонная диаграмма продолжает рост до появления выброса корональной массы. Первый подъем сюжета (сразу после солнечной вспышки) называется фазой «начала». Когда выброс корональной массы приближается, показания графика продолжают плавно расти (фаза нарастания). За несколько часов до фактического прибытия выброса корональной массы происходит новый резкий рост, это указывает на то, что выброс корональной массы скоро появится. Когда график EPAM достигает максимума это означает, что выброс корональной массы достиг спутника ACE. Данные солнечного ветра и IМF должны теперь четко показать, что выброс корональной массы достиг ACE. После прибытия выброса корональной массы вы увидите, что уровни протонов будут медленно понижаться до нормальных значений, конечно если,… на пути к Земле нет другого выброса корональной массы. На приведенном ниже рисунке показан пример графика EPAM, где четко различимы разные фазы.

<< Перейти на предыдущую страницу