俗話說(shuō)：每個(gè)人都在談天氣。但是任何人都不能為此做些什么。英國(guó)雷丁大學(xué)的7500名民間科學(xué)家和一個(gè)團(tuán)隊(duì)研究人員決定改變這一點(diǎn)，他們只要把對(duì)自然天氣的研究擴(kuò)展到太空中——特別是對(duì)太陽(yáng)的研究。

他們努力的第一個(gè)主要成果被記錄在周五發(fā)表在AGU進(jìn)步雜志上的一項(xiàng)研究中。

日冕物質(zhì)拋射(CMEs)不是地球天氣的一部分，它們是強(qiáng)大的太陽(yáng)風(fēng)暴產(chǎn)生的，但它們也會(huì)同樣影響我們和我們的太空衛(wèi)星。它們用自己嵌入的磁場(chǎng)從太陽(yáng)中噴射出數(shù)十億噸的日冕物質(zhì)，在逃離太陽(yáng)引力的過(guò)程中體積增大。當(dāng)它們到達(dá)地球時(shí)，最大的一個(gè)可以占據(jù)近四分之一的空間。

在此過(guò)程中，日冕物質(zhì)拋射可能是宇宙毀滅的斑點(diǎn)。最壞的情況是，它們可能會(huì)嚴(yán)重破壞衛(wèi)星內(nèi)的電子設(shè)備，用它們的輻射對(duì)宇航員構(gòu)成威脅，并足以破壞地球上的電網(wǎng)，使城市停電。一些科學(xué)家認(rèn)為，一場(chǎng)太陽(yáng)風(fēng)暴可能會(huì)在泰坦尼克號(hào)沉沒(méi)的當(dāng)晚干擾它的導(dǎo)航，而一個(gè)日冕物質(zhì)拋射在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間引發(fā)了地雷的爆炸。

在1859年的時(shí)候，一個(gè)現(xiàn)在被稱為卡靈頓事件的日冕物質(zhì)拋射摧毀了世界各地的電報(bào)系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)的目擊者還將其描述為“幾乎難以形容的美麗場(chǎng)景”和“有記錄的最偉大的極光”。

從國(guó)際空間站觀測(cè)到的地磁風(fēng)暴很可能是由日冕物質(zhì)拋射引起的。美國(guó)宇航局

無(wú)論有多美，它們都構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。這就是為什么在2010年成立了太陽(yáng)能風(fēng)暴觀察項(xiàng)目。

太陽(yáng)來(lái)了

日冕物質(zhì)拋射有可能破壞地球上的嚴(yán)重破壞。太陽(yáng)能風(fēng)暴手表來(lái)了

大衛(wèi)·格羅斯曼 9.20.2020日晚上11：10

雷丁大學(xué)與美國(guó)宇航局合作，運(yùn)用立體聲使命的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了太陽(yáng)能風(fēng)暴手表。這是一個(gè)志愿者項(xiàng)目，旨在通過(guò)簡(jiǎn)單的操作來(lái)幫助收集日冕物質(zhì)拋射的數(shù)據(jù)點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，美國(guó)宇航局的科學(xué)家說(shuō)，“觀察我們的數(shù)據(jù)越多，我們的發(fā)現(xiàn)就越多。”

歷經(jīng)10年和192,224次分類后，這些研究還在進(jìn)行。在論文中，團(tuán)隊(duì)報(bào)告說(shuō)，由于從志愿者那里獲得的關(guān)于日冕物質(zhì)拋射的大小和形狀的信息，預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性提高了20%，不確定性降低了15%。

并非所有的日冕物質(zhì)拋射都在沖擊地球，因此理解它們的潛在軌跡至關(guān)重要。雷丁大學(xué)氣象系的空間氣象研究員盧克·巴納德博士說(shuō)，志愿者們能夠“在CME更加成熟的時(shí)候進(jìn)行第二階段的觀測(cè)，從而更好地了解它的形狀和軌跡?！?/p>

更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)有助于更好地管理衛(wèi)星和空間航行。知道一個(gè)一定大小的CME即將沖擊地球，也能實(shí)現(xiàn)必要的準(zhǔn)備——比如關(guān)閉電網(wǎng)，而不是讓電網(wǎng)發(fā)生故障。

2002年捕獲的日冕物質(zhì)拋射顯示超過(guò)10億噸物質(zhì)被送入太空。歐空局、NASA/Soho

太陽(yáng)太空觀測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)通過(guò)用了一個(gè)新的太陽(yáng)風(fēng)模型，該模型可以使復(fù)雜的模擬數(shù)量增加10倍。舊的模型可以同時(shí)運(yùn)行20個(gè)模擬時(shí)，而由雷丁·馬修·歐文斯教授開(kāi)發(fā)的新模型可以達(dá)到200個(gè)。

日冕物質(zhì)拋射的速度各不相同，最慢的拋射大約以每小時(shí)559,234英里（每秒250公里）移動(dòng)，而最快的可以以每小時(shí)6,710,809英里的速度(3000km/s)移動(dòng)。雖然慢的需要數(shù)周時(shí)間才能到達(dá)地球，但最快、最可能有害的CMES可以在15到18小時(shí)內(nèi)到達(dá)地球。

一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，卡靈頓事件一直是天文學(xué)家討論CME潛在破壞的試金石事件。但這一切在2012年發(fā)生了變化，當(dāng)時(shí)一場(chǎng)同樣強(qiáng)大，甚至更小的太陽(yáng)風(fēng)暴，也幾乎沒(méi)有錯(cuò)過(guò)地球。

2014年，科學(xué)家們計(jì)算出了未來(lái)10年卡靈頓級(jí)事件撞擊地球的幾率，并發(fā)現(xiàn)其風(fēng)險(xiǎn)是驚人的12%。如果這樣的威脅真的出現(xiàn)了，人類可能會(huì)領(lǐng)先于太陽(yáng)風(fēng)暴觀察的志愿者。

摘要：預(yù)測(cè)日冕物質(zhì)拋射(CMEs)的到來(lái)是空間天氣預(yù)報(bào)的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)。在運(yùn)行空間天氣預(yù)報(bào)中，太陽(yáng)風(fēng)數(shù)值模型應(yīng)用在這項(xiàng)任務(wù)中，集成技術(shù)正在越來(lái)越多地運(yùn)用，作為改進(jìn)這些預(yù)測(cè)的一種手段。目前，這些預(yù)測(cè)不受現(xiàn)有的原位和遙感觀測(cè)的限制，比如美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)立體宇宙飛船上的日層成像儀(HIs)的限制，該飛船記錄了太陽(yáng)風(fēng)和日冕物質(zhì)拋射的白光圖像。我們報(bào)告了四個(gè)日冕物質(zhì)拋射的案例研究，并展示了如何利用HI觀測(cè)來(lái)提高技能和降低這些事件的集成后置的不確定性。

我們使用計(jì)算效率高的太陽(yáng)風(fēng)模型，在關(guān)于最佳估計(jì)的均勻分布中干擾建模的CME參數(shù)中產(chǎn)生了200個(gè)成員的集成后鑄。通過(guò)比較建模的CME側(cè)翼的軌跡和HI觀測(cè)結(jié)果，我們計(jì)算了每個(gè)集成成員的權(quán)重。加權(quán)CME到達(dá)時(shí)間的集成分布可以提高技能，并減少了每個(gè)事件的后鑄不確定性。對(duì)于這四個(gè)事件，與未加權(quán)集合相比，加權(quán)集合的到達(dá)時(shí)間誤差平均降低20.1±4.1%，到達(dá)時(shí)間不確定性平均降低15.0±7.2%。如果有實(shí)時(shí)人機(jī)觀測(cè)，這項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用于運(yùn)行空間天氣預(yù)報(bào)。因此，由于美國(guó)宇航局和歐洲航天局目前正在計(jì)劃下一次空間天氣監(jiān)測(cè)任務(wù)，我們的概念證明研究提供了一些證據(jù)，證明包括這些任務(wù)的潛在價(jià)值。

BY: DAVID GROSSMAN

FY:?巽辰

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