太阳风暴|太阳风暴：预测混乱的太阳威胁会好转_太阳|天文|科学|科技

【太阳风暴|太阳风暴：预测混乱的太阳威胁会好转】

本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。
简介：一个研究小组联合7500余名公民创建了一个全球太阳风暴信息收集系统，该项目属于志愿范畴，旨在更全面的搜集太阳风暴物质信息，以更好运用数据预测未来可能的太阳风暴袭击。
太阳日冕物质抛射可能对地球造成严重破坏。太阳风暴观察组织正着手调查此事。

每个人都在谈论天气，但没人为此做任何事情。英国雷丁大学的7500名公民科学家和一组研究人员决定改变这种状况，只要我们将天气的本质扩展到太空，尤其是太阳上的天气。
他们劳动的第一个主要结果记录在周五发表的《AGU进展》杂志上的一项研究中。

日冕物质抛射（CMEs）不是地球上天气的一部分，它们是强太阳风暴的结果，但同样可以影响我们及其太空卫星。日冕物质抛射用其嵌入式磁场，从太阳喷出数十亿吨的日冕物质，在逃离太阳引力的过程中，日冕物质的体积不断增大。到达地球的时候，最大的日冕物质可占据地球和太阳之间差不多四分之一的空间。
在此过程中，日冕物质抛射（ CMEs ）可能成为宇宙的毁灭斑点。最坏的情况下，它们会对卫星内部的电子设备造成严重破坏，其辐射对宇航员构成威胁，还会扰乱地球上的电网，使一座城市停电。一些科学家认为，太阳风暴可能干扰了泰坦尼克号沉没当晚的航向，而在越南战争期间，一场日冕物质抛射（ CMEs ）引发了地雷爆炸。

1859年，现被称为卡林顿事件的日冕物质抛射（ CMEs ）摧毁了全球的电报系统。当时的目击者也形容这是“几乎无法形容的美景”和“史上最伟大的极光” 。

从国际空间站观测到的地磁风暴极光，很可能是由日冕物质抛射引起的。
图片来源：美国宇航局

太阳来了
日冕物质抛射可能对地球造成严重破坏。太阳风暴观察组织正在调查此事
大卫·格罗斯曼
2020年9月18日晚上11:10
有没有无与伦比的美丽，日冕物质抛射都有风险。这就是2010年太阳风暴观察项目成立的原因。
英国雷丁大学与美国宇航局“立体”（STEREO）任务数据合作，创建了太阳风暴观察的志愿项目，旨在通过简单的鼠标点击帮助收集日冕物质抛射（CMEs）数据点。当时，美国宇航局的科学家说， “看我们数据的人越多，我们的发现就会有更多” 。
10年后，又进行了192,224次分类，这些发现正逐步形成。这篇论文中，该团队报告说，得益于志愿者提供的关于日冕物质抛射的大小和形状的信息，预测的准确率提高了20% ，不确定性降低了15% 。
并非所有的日冕物质抛射（CMEs）都撞击地球，因此了解其潜在轨迹至关重要。雷丁大学气象系的太空天气研究员卢克·巴纳德博士说道，志愿者能在建立更成熟的日冕物质抛射（CMEs）的时候，提出第二阶段的观测结果，从而更好地了解其形状和轨道。
更准确的预报可以更好地管理卫星和太空航行。知道某种规模的日冕物质抛射（CMEs）正向地球袭来，我们有必要进行准备工作，例如关闭电网，而不是让其发生故障。

2002年捕获的一次日冕物质抛射，显示超过10亿吨物质被送入太空.
欧洲航天局/ 美国宇航局 / 伦敦苏豪区
太阳空间观察数据通过新的太阳风模型得以运行，该模型可将其复杂的模拟程序数量增加10倍。较旧的模型可以一次运行20个模拟，而较新的模型由雷丁大学的教授马修·欧文斯开发的引擎可以达到一次运行200个模拟。
日冕物质抛射（CMEs）的速度各不相同，最慢的日冕物质抛射时速约为559,234 英里（每秒250公里），而最快的日冕物质抛射时速约为6,710,809英里（3000公里/秒）。慢的日冕物质抛射要花费数周才能到达地球，可最快且最具潜在危害的日冕物质抛射可在15到18小时内即达地球。
一个多世纪以来，卡林顿事件一直是天文学家讨论日冕物质抛射（CMEs）潜在损害的试金石事件。但一切都在2012年发生了变化，当时同样强大甚至更强的太阳风暴几乎与地球擦肩而过。
这次侥幸躲过的撞击，使科学家在2014年计算出了未来十年内，卡林顿级事件撞击地球的几率，发现这一风险竟然高达12％。如果这样的威胁真的出现了，那么人类可能会比太阳风暴观察项目的志愿者们抢先一步开始有所行动。

摘要：预测日冕物质抛射（CMEs）的到来是空间天气预报的一个重要目标。实际空间天气预报中，太阳风数值模型用于此任务，集成技术作为改善这些预测的手段，正得到越来越多的探索。目前，这些预测不受现有的现场和遥感观测的限制，例如来自美国国家航空航天局（NASA）立体（STEREO）航天器上的日球成像仪（HIs）的观测结果，该记录器记录了太阳风的白光图像和日冕物质抛射（CMEs）。
我们报道了四次日冕物质抛射（CMEs）的案例研究，并揭示了如何利用HI观测来提高技能并减少这些事件的整体后遗症的不确定性。使用计算效率高的太阳风模型，我们产生了200个成员的整体后遗症，使得模拟的日冕物质抛射参数在最佳估计的均匀分布范围内扰动。通过比较模拟的日冕物质抛射侧翼的轨迹与HI观测，我们计算了每个集合成员的权重。
对日冕物质抛射到达时间的集合分布进行加权，提高了技术水平，减少了每个事件的后验不确定性。对以上所提四个事件而言，加权集合到达时间误差平均减少20.1％±4.1％，到达时间不确定性平均降低15.0±7.2％。如果可以提供实时HI观测，那么该技术可以用于实际的空间天气预报。因此，由于美国宇航局和欧洲航天局目前正在计划下一次太空天气监测任务，我们的概念验证研究提供了一些证据，表明将HI纳入这些任务的潜在价值。
作者: inverse
FY: 小蜜蜂
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