Vår sol, som många stjärnor, är prydd med en krona. Den kallas en corona (latin för "krona" eller "krans") och består av långa, trådliknande plasmasträngar som böljar ut från solens yta. Solens kraftfulla magnetfält definierar dessa trådar, vilket får dem att krusa och utveckla sina strukturer konstant. Strängarna är dock svaga, så det enda sättet att observera koronan med blotta ögat är under en total solförmörkelse.
I väntan på solförmörkelsen den 8 april 2024 använder forskare vid Predictive Science data från NASA:s Solar Dynamics Observatory (SDO) för att förutsäga hur vår solkrona kan se ut den dagen. Dessutom använder deras modell beräkningsansträngningarna från NASAs Pleiades Supercomputer för att uppdatera sina förutsägelser i nästan realtid. Detta innebär att modellen kontinuerligt uppdaterar sina förutsägelser när den tar in data som strålas ner från SDO, vilket ger information så nära realtid som möjligt.
Solkoronan är vår stjärnas yttre atmosfär. Den "sträcker sig ut i det interplanetära rymden som solvinden", säger Predictive Science president Jon Linker. Driven av värme och magnetisk turbulens i solen blåser denna vind ut till kanterna av solsystemet.
"Den omsluter planeterna", sa Linker, "inklusive jorden."
När jorden och andra planeter badar i koronalt utflöde, reagerar deras atmosfärer på de energiska partiklarna och magnetfälten som finns i solvinden. Denna reaktion, som kallas rymdväder, kan variera från mild till svår, precis som terrestra väder. Extrema rymdväderhändelser, som stora solutbrott som kallas koronala massutstötningar, kan störa viktig kommunikationsteknik, påverka astronauter i omloppsbana eller till och med skada elnäten som vi alla litar på.
Rymdväder är en av de mest påtagliga effekterna av solens dynamiska yttre, och att skapa korrekta prognoser är något som forskare strävar mot. Enligt Linker hjälper raffinering av dessa solceller att bygga grunden för prognoser.
"Om du ska förutsäga vägen för en koronal massutkastning, precis som för en orkan, är det verkligen viktigt att ha denna mer exakta bakgrund", sa han.
SDO och andra solobservatorier ger detaljerade insikter om koronan, men forskare saknar fortfarande en del viktig information om krafterna som driver dess aktivitet, vilket behövs för att förutsäga koronans utseende med precision. "Vi har inte ett sätt att mäta magnetfältet exakt i koronan", säger Emily Mason, forskare vid Predictive Science. "Det är en av de saker som gör det här så utmanande."
För att bygga sin modell använder forskare vid Predictive Science mätningar av solens föränderliga magnetfält på solytan för att driva sin modell i nästan realtid. En nyckel till denna innovation var att skapa en automatiserad process som omvandlar rådata från SDO för att visa hur magnetiskt flöde och energi injiceras i koronan över tid. Genom att lägga till denna dynamik i modellen kan koronan utvecklas över tiden, vilket leder till solutbrott.
"Vi utvecklade en mjukvarupipeline som tog in magnetfältskartorna, valde ut alla områden som skulle strömförsörjas och sedan finjusterade mängden energi att lägga till dessa områden," sa Mason. Att bygga denna automatiska pipeline var ett stort steg framåt för teamet. I tidigare förutsägelser använde modellen en statisk ögonblicksbild av ytmagnetfältet – inte idealiskt för att hålla jämna steg med den ständigt föränderliga solen, särskilt under vår nuvarande ökade period av solaktivitet.
På samma sätt, i upprepningar från 2017 och 2021, förklarade Mason att en lagkamrat brukade "bokstavligen handrita vilka områden på solen som behövde få energi" genom att analysera extrem ultraviolett aktivitet i vissa regioner. Att kontinuerligt uppdatera magnetfältet är centralt för alla förändringar med årets modell, och teamet har stora förhoppningar på resultaten.
Upprepningen av totala solförmörkelser ger möjligheter att testa deras modellers noggrannhet mot verkliga förhållanden och uppdatera dem därefter. "Vi har använt förmörkelseförutsägelserna varje gång för att göra något nytt med modellen", säger Cooper Downs, en forskare vid Predictive Science som orkestrerade den automatiska modelleringspipelinen. "Jag är verkligen spänd på att se under de kommande två veckorna hur denna förutsägelse fortsätter att förbättras. Jag tror att det kommer att bli en riktigt drastisk skillnad från vad vi brukade kunna göra."
Mason delar sin entusiasm.
"Förmörkelsen är bara en så fantastisk chans att säga, "Titta på det här. Så här tror vi att det kommer att se ut! Vill du inte lära dig mer om det här?", sa hon med ett flin. "Det är en riktigt spännande möjlighet för oss att dela de saker som upphetsar oss året runt med alla andra."
Tillhandahålls av NASA
