Spår av utvalda magnetfältlinjer från modellen. Upphovsman:TACC/Predictive Science, Inc.
Ett forskargrupp från Predictive Science Inc. (PSI) använde Stampede2 -superdatorn vid University of Texas i Austins Texas Advanced Computing Center (TACC) för att förutsäga solens korona under den kommande förmörkelsen. Fynden belyser hur solförmörkelsen kan se ut den 21 augusti när den kommer att synas i stora delar av USA, spåra ett 70-mils brett band över 14 stater.
Utöver deras sällsynthet, solförmörkelser hjälper astronomer att bättre förstå solens struktur, inre arbete och rymdvädret det genererar.
Forskarna slutförde en serie mycket detaljerade solsimuleringar tidsinställda till förmörkelsens ögonblick med hjälp av TACC:s Stampede2, Komet vid San Diego Supercomputer Center, och NASA:s Pleiades superdator. De modellerade solens yta och förutspådde hur solkoronan - aura av plasma som omger solen och sträcker sig miljontals kilometer ut i rymden - kommer att se ut under denna förmörkelse.
"Avancerade beräkningsresurser är avgörande för att utveckla detaljerade fysiska modeller av solkorona och solvind, "sa Jon Linker, president och senior forskare vid PSI. "Tillväxten i kraften hos dessa resurser under de senaste åren har gett upphov till en ökning av inte bara upplösningen av dessa modeller, men sofistikeringen av hur modellerna behandlar de underliggande fysiska processerna också. "
Forskarnas datorsimuleringar omvandlades till vetenskapliga visualiseringar som uppskattar vad det mänskliga ögat kan se under solförmörkelsen.
En visualisering av solens tredimensionella magnetfält. Genom att spåra magnetfältlinjer med extremt hög upplösning, forskare lyfter fram den inneboende komplexiteten i solens magnetfält och dess intima koppling till synligt utsläpp från solkoronan. Upphovsman:TACC/Predictive Science, Inc.
Simuleringarna är bland de största forskargruppen har utfört, använder 65 miljoner nätpunkter för att ge stor noggrannhet och realism.
Teamet använde data som samlats in av Helioseismic and Magnetic Imager ombord på NASAs Solar Dynamics Observatory och en kombination av magnetfältskartor, solrotationshastigheter och matematiska modeller av hur magnetohydrodynamik (samspelet mellan elektriskt ledande vätskor som plasma och magnetfält) påverkar korona.
Förutsägelser om koronas utseende under ett förmörkelsestestkomplex, tredimensionella beräkningsmodeller av solen mot synlig verklighet.
Förväntad ljusstyrka för polariserat vitt ljus i korona i en logskala, skärpas med ett "Oskarp mask" -filter. Upphovsman:TACC/Predictive Science, Inc.
Genom att göra det förbättras noggrannheten i att förutsäga rymdväder, som kan ha viktiga praktiska konsekvenser. Om en kraftfull solstorm, såsom Carrington -händelsen 1859 - som ledde till att auroror var synliga så långt söderut som Karibien och fick telegrafer att korta och fatta eld - skulle träffa jorden idag, det skulle orsaka mer än 2 biljoner dollar i skador, enligt en rapport från National Academy of Sciences.
Att förutse ankomsten av en sådan solstorm i förväg skulle göra det möjligt för tjänstemän att ta den mest kritiska elektroniska infrastrukturen offline och begränsa stormens påverkan. Men för att göra det krävs förståelse för hur den synliga ytan av solen (corona) förhåller sig till massutkastningar av plasma som orsakar rymdväder.
"Med förmågan att mer exakt modellera solplasma, forskare kommer bättre att kunna förutsäga och minska rymdvädernas påverkan på viktiga delar av infrastrukturen som driver dagens digitala värld, "sa Niall Gaffney, en tidigare Hubble Space Telescope -forskare och chef för dataintensiv datoranvändning vid TACC.
