Dünya'ya yakın güneş rüzgarı parametrelerinin araştırılması ve tahmin edilmesinde bir dizi ilerleme kaydedildi
Dünya'ya yakın uzayda güneş rüzgarı parametrelerinin araştırılması ve tahmin edilmesi, önemli bilimsel araştırma önemine ve pratik uygulama değerine sahiptir.Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi, Devlet Anahtar Uzay Hava Laboratuvarı'nda araştırmacı olan Shen Fang ekibi, Dünya'ya yakın uzayda güneş rüzgarı parametrelerinin istatistiksel araştırmalarını ve sayısal değerlerini gerçekleştirdi. Simülasyonda bir dizi ilerleme kaydedildi ve araştırma sonuçları 2018'de Solar Physics, The Astrophysical Journal ve Space Weather'da yayınlandı.
Dünya'ya yakın güneş rüzgârının fiziksel parametreleri üzerine gözlemsel araştırmalar onlarca yıldır sürdürülmektedir.Güneş rüzgarı plazma sıcaklığı ve hızı arasındaki pozitif korelasyon ve yoğunluk ile hız arasındaki ters korelasyon gibi bazı parametreler arasındaki ilişki iyi bilinmektedir. Güneş rüzgar manyetik alanının temel fiziksel parametresi ile Dünya'ya yakın uzaydaki diğer plazma parametreleri arasında hiçbir korelasyon yoktur. Bu akademik arka plan altında Yang Zicai, Shen Fang ve diğerleri 2007'de Dünya'ya yakın uzaydaki güneş rüzgarı parametrelerinin gözlemsel verileri üzerinde ayrıntılı istatistiksel analizler yaptılar ve Dünya'ya yakın güneş rüzgarı manyetik alanı B ile yoğunluk ve hızın parametre kombinasyonunu elde ettiler (NV ^ (2) ) Ve yoğunluk ve sıcaklık NT'nin parametre kombinasyonu güçlü bir korelasyona sahiptir (Şekil 1), bu aynı zamanda Dünya'ya yakın güneş rüzgarındaki manyetik basınç ile plazma dinamik basıncı ile manyetik basınç ve termal basınç arasında iyi bir korelasyon olduğunu ortaya koymaktadır. Seks. Daha sonra, daha evrensel sonuçlar elde etmek için, araştırmacılar, 2001'den 2014'e kadar dört farklı güneş aktivitesi dönemini kapsayan Dünya'ya yakın güneş rüzgarı parametre gözlem verileri üzerinde daha fazla istatistiksel analiz yaptılar. Sonuçlar, güneş aktivitesindeki korelasyonun düşük olduğunu gösterdi. Yıl en güçlüsüdür, güneş aktivitesi yüksek yılda nispeten zayıftır ve korelasyon, güneş rüzgârında birlikte dönme etkileşim bölgesi (CIR) ve yüksek hızlı akım (HSS) yapısında en güçlü iken CME'de korelasyon zayıftır. İlgili çalışma "Solar Physics" üzerinde yayınlandı.
Dünya'ya yakın uzayda güneş rüzgarı parametresi tahmini önemli bilimsel araştırma önemine ve pratik uygulama değerine sahiptir.Üç boyutlu MHD sayısal simülasyon, güneş rüzgarı parametre tahmininde önemli bir yöntemdir.Güneş-karasal uzayda güneş rüzgârının dağılımını ve evrimini sağlayabilir ve güneş rüzgarı parametrelerini önceden verebilir. Dünya'ya yakın uzaydaki değişiklikler. Mevcut 3B MHD modelinin ortak sorunu, verilen sınır koşullarının çoğu zaman tüm fiziksel büyüklükleri hesaba katamamasıdır, bu da doğrudan Dünya'ya yakın uzay için gezegenler arası uzayın gerçek durumunu yansıtamayan simülasyon sonuçlarına yol açar.Bu nedenle, sınır koşullarını belirleme yöntemini iyileştirmek ve Serbest parametresinin değeri. Son zamanlarda, Shen Fang ve Yang Zicai ve arkadaşları, WSA modeli ve güneş rüzgarı uydusu gözlem özellikleriyle birlikte orijinal üç boyutlu COIN-TVD MHD modelini geliştirdiler ve bir dizi eksiksiz ve kendi kendine tutarlı iç sınır koşulları önerdiler. Sınır koşulları 5 ayarlanabilir parametreyi korudu. , Güneş rüzgârını farklı güneş aktivitesi dönemlerinde simüle etmek ve her parametrenin varyasyon özelliklerini gözleme olabildiğince yakın hale getirmek, böylece gezegenler arası güneş rüzgârının yeni bir üç boyutlu MHD sayısal modeli oluşturmak için. Model, 2007'den 2017'ye kadar arka plan güneş rüzgârını simüle etmek için kullanıldı (Şekil 3) ve dört farklı güneş enerjisi etkin dönemini kapsıyordu.Simülasyon sonuçları sadece 1 AU'daki yüksek hızlı akımların çoğunu yakalamakla kalmadı, aynı zamanda yoğunluk, sıcaklık ve manyetik alan önemli ölçüde fazla tahmin edilmedi. Ya da küçümseyin, böylece model gezegenler arası uzayda arka plandaki güneş rüzgarının üç boyutlu dağılımını daha iyi yansıtabilir. Modelin ayarlanabilir parametreleri nispeten küçüktür ve ayarlanabilir aralık nispeten küçüktür Çalıştırması kolaydır Son 11 yılın simülasyonuna göre, bu parametrelerin uzun bir süre (birkaç Carrington haftasından birkaç yıla kadar) korunabileceği bulunmuştur. Gerçek zamanlı tahminlerde daha pratiktir. İlgili çalışma The Astrophysical Journal'da yayınlandı.
Yapay Sinir Ağı (YSA), 1980'lerden beri yapay zeka alanında ortaya çıkan bir araştırma etkin noktasıdır. İnsan beyni sinir ağını bilgi işleme perspektifinden özetler, basit bir model oluşturur ve farklı bağlantı yöntemlerine göre farklı ağlar oluşturur. Güneş aktivitesinin karmaşıklığı ve felaket uzay hava olaylarının zamanlamasını tahmin etmeye acil ihtiyaç nedeniyle, geleneksel MHD modeli ve ampirik modelden farklı bir işleme yöntemi bulmak gerekir.YSA yöntemi, yeni ihtiyaçlara uyum sağlayabilen teknik bir yöntemdir. Son zamanlarda, Yang Yi, Shen Fang ve diğerleri YSA teknolojisine dayanan ve Hibrit Akıllı Kaynak Yüzey (HISS) modeli adı verilen daha gözlemsel verileri kullanan Dünya'ya yakın bir güneş rüzgar hızı tahmin modeli geliştirdiler. 2016 yılında (tam bir güneş döngüsü için minimum, yükselen, maksimum ve azalan dört aktif faz dahil), güneş rüzgar hızının hesaplama sonuçları Dünya'ya yakın gözlemlerle karşılaştırıldı (Şekil 5) ve hata analizi ve yüksek hızlı akış gerçekleştirildi. Olay analizi, model hesaplama sonuçları gözlemlerle daha tutarlıdır, ilgili çalışma AGU dergisi "Space Weather" (Space Weather) 'da yayınlandı.
Şekil 1: CR2064 (a ve b) ile 2007 (c ve d) arasında gözlemlenen yakın yeryüzü manyetik alanı B (mavi çizgi) ve B_exp1 (NV ^ (2)) ve B_exp2NT (yeşil çizgi) Karşılaştırma.
Şekil 2: Simüle edilen değer (kırmızı) ile gözlenen değer (mavi) arasında 2007'den 2017'ye 1AU civarında karşılaştırma (alıntı) Yukarıdan aşağıya hız V (km / s), sayı yoğunluğu N (cm-3), Sıcaklık T (K), manyetik alan gücü B (nT) ve radyal manyetik alan B_r (nT).
Şekil 3: 2007'den 2016'ya kadar dünyaya yakın güneş rüzgar hızının tahmin edilen sonuçlarının gözlemlenen değerlerle karşılaştırılması. Kırmızı, gözlenen değerdir, mavi YSA modelinin tahmin edilen değeridir ve yeşil, WSA modelinin tahmin edilen değeridir.
