İnceleme: Bilim adamları, tam bir güneş tutulması sırasında koronadaki değişiklikleri tahmin ediyor
Animasyon: Tam bir güneş tutulmasından önce, bilim adamları tam güneş tutulması sırasında koronadaki değişiklikleri tahmin ettiler.
21 Ağustos 2017'de, tam güneş tutulması Amerika Birleşik Devletleri'ni süpürdüğünde, NASA uyduları uzaydan bir dizi görüntü yakaladı. Tam güneş tutulmasından birkaç gün önce, bazı NASA uyduları, bilim insanlarının koronayı yerden, yani güneşin dış atmosferinin tam bir güneş tutulması sırasında ortaya çıkabileceği olgusunu tahmin etmelerine yardımcı olmaya başladı. Bu tahminler yalnızca veri tahmin yeteneklerimizi test etmekle kalmaz, aynı zamanda tutulma bilim adamlarının araştırma hedeflerini önceden seçmelerine de izin verir.
Prophetic Science Association of San Diego, California; NASA, National Natural Science Foundation ve United States Air Force Scientific Research Service tarafından desteklenen özel bir hesaplamalı fizik araştırma şirketidir. Koronayı simüle etmek için gelişmiş bir dijital model geliştirmek için NASAnın Solar Dynamics Observatory (SDO) hizmetini kullanır. Tam güneş tutulması sırasındaki değişiklikler. Onların modeli güneş yüzeyindeki manyetik alan gözlem verilerini kullanır.Manyetik alanın zamanla korona şeklini nasıl değiştirdiğini tahmin etmek için birçok süper hesaplama kaynağı kullanılır.
Korona ve diğer güneş maddeleri güneşin yüzeyine dağılmış olsalar da, uzay havası olan Dünya'ya yakın uzayı rahatsız ederek kendi varlıklarını da gösterebilirler. Prognostikler Derneği başkanı ve bir bilim adamı olan Jon Linker, "Güneş aktivitesinin yörüngesini ve potansiyel etkisini daha doğru bir şekilde tahmin etmek için, uzay hava modellerinin korona yapısını tasvir etme yeteneğine sahip olması gerekir" dedi.
Anahtar araçlardan biri, güneş aktivitesi gerçekleşmeden önce simüle edilebilen bir bilgisayar modelidir. Modelleri ve gözlemleri karşılaştırmanın araştırma yöntemi, güneşe ve onun tüm güneş sistemi üzerindeki dinamik etkisine odaklanan bir bilim olan güneş fiziğinin özüdür. Koronayı doğrudan ölçmek imkansız olduğundan, güneş fizikçileri teorilerini test etmek ve doğrulamak için karmaşık bilgisayar simülasyonları kullanıyor.
Tam bir güneş tutulması, bilimin modelleri test etmesi için nadir bir fırsattır. Tam bir güneş tutulması sırasında, ay, güneşin parlak yüzeyini tamamen bloke ederek koronanın iç kısmını ortaya çıkardı - bu, koronal kitle patlamaları gibi güneş patlamalarının kaynağıdır, ancak hafta içi gözlemlemek zordur. Araştırmacılar, koronal modellerini değerlendirmek ve iyileştirmek için toplam güneş tutulması sırasında toplanan gözlemsel verileri tahminleriyle karşılaştırdılar.
Prophecy Science Association araştırmacılarının nihayetinde Ağustos 2017'deki toplam güneş tutulmasını tahmin etmek için kullandıkları model, o zamanki en karmaşık modeldi. SDO'nun güneş manyetik alan haritasına ek olarak, SDO'nun güneşin karanlık çubuklarının gözlemsel verilerini de kullanır. Güneş çubuğu, düşük sıcaklık ve yoğun güneş maddesinden oluşan güneş yüzeyinde kıvrımlı bir yapıdır.
Yüksek ve karmaşık bilgi işlem gereksinimleri çok zaman alır ve her simülasyon, binlerce işlemcinin iki gün boyunca aynı anda çalışmasını gerektirir. Araştırma ekibi, modellerini Austin, Texas'taki Texas Advanced Computing Center, California'daki San Diego Supercomputing Center ve Silicon Valley, California'daki NASA Ames Research Center'daki birkaç süper bilgisayarda çalıştırdı. Pleiades süper bilgisayarı, NASA'nın gelişmiş bilgisayar ekipmanına bağlı.
Şekil 1 Bilim adamlarının 21 Ağustos 2017'de tahmin ettiği korona durumu
Kaynak: Prophecy Science Association / Paul Holdorf / Joy Ng
Society for Prophecy, 21 Ağustos 2017'deki toplam güneş tutulması sırasında koronadaki değişiklikleri simüle edebilen dijital bir model geliştirdi. Lütfen modelin tahminini (Şekil 1) toplam güneş tutulması günündeki resimle (Şekil 2) karşılaştırın.
Şekil 221 Ağustos 2017'deki korona görüntüsü (tam güneş tutulması günü)
Kaynak: Prophecy Science Association / Paul Holdorf / Joy Ng
Linker, "Ön karşılaştırmanın sonuçlarına göre, model büyük ölçekli koronanın özelliklerine çok iyi uyuyor" dedi. Model gittikçe daha karmaşık hale geldikçe, güneşin ince manyetik yapısı ile koronanın büyük ölçekli yapısı arasındaki yakın bağlantıyı bile gösterebilir.
Bilim adamları modellerini test ederken, NASA'nın kendi Güneş-Dünya İlişkileri Gözlemevi (STEREO-A uzay aracı) da geleceğe bakıyor ve tam bir güneş tutulması gününde koronadaki değişikliklere ipuçları sağlıyor. Güneşin ve dünyanın özgül dönüş hızı ve STEREO-A'nın güneşin arkasındaki konumu nedeniyle tam güneş tutulması yaklaşırken, STEREO-A'nın 12 Ağustos 2017'de gördüğü korona ve dokuz gün sonra (21 Ağustos) toplam tutulma Kemer neredeyse aynı. Başka bir deyişle, STEREO-A, Dünya'dan yaklaşık dokuz gün önce elverişli bir konumdaydı.
STEREOnun temel ekipmanı, koronayı incelemek için maske adı verilen metal bir disk kullanan bir teleskop olan koronagrafı içerir. Maskenin rolü, güneşin güçlü ışığını bloke ederek çevreleyen koronayı ayıran tam bir güneş tutulması gibidir.
Şekil 3 STEREO-A tarafından 21 Ağustos 2017'de tahmin edilen korona görüntüsü
Güneşin ve dünyanın özgül dönüş hızı ve STEREO-A'nın güneşin arkasındaki konumu nedeniyle, STEREO-A'nın 12 Ağustos 2017'de gördüğü korona, dokuz gün sonraki (21 Ağustos) toplam tutulmada görülen korona ile neredeyse aynı. . Lütfen STEREO-A'nın toplam güneş tutulması tahminini (Şekil 3) ve ESA / NASA SOHO gözlemlerini (Şekil 4) karşılaştırın; SOHO'nun rolü, toplam güneş tutulması gününde Dünya'nın perspektifinden gözlemlenen koronayı paylaşmaktır.
Şekil 4 ESA / NASA SOHO tarafından gerçekten gözlemlenen korona görüntüsü
12 ve 21 Ağustos'ta koronagrafla elde edilen görüntüler birbirine çok benziyordu; her ikisi de üç ışık demeti şeklini gösteriyordu. Burada, STEREO-A'nın toplam güneş tutulması tahminini (Şekil 3) ve ESA / NASA gözlemlerini (Şekil 4) karşılaştırıyoruz SOHO'nun rolü, 21 Ağustos'ta Dünya'nın perspektifinin koronasını paylaşmaktır. Işının konumu arasındaki küçük fark, STEREO-A ve SOHO'nun güneşi gözlemlediği açıdaki küçük farktan kaynaklanmaktadır.
STEREO bilimsel ekibinin bir üyesi olan Angelos Vourlidas, "12 Ağustos ve 21 Ağustos'taki görüntülerdeki küçük farklılıklar, güneş atmosferinin çok yavaş değiştiğini gösteriyor - beklediğimiz gibi, yavaş yavaş minimum güneş aktivitesi dönemine yaklaşıyor," dedi. Aynı zamanda Maryland, Laurel'deki Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Enstitüsü'nde güneş fizikçisi. "Güneş uykuya batıyor - ama süreç sessiz değil. Son zamanlarda gerçekleşen güneş enerjisi etkinlikleri bize bunu hatırlatıyor!"
Güneş minimum süresi, 11 yıllık güneş doğal döngüsündeki zayıf faaliyet dönemidir. Güneş aktifken koronanın dinamik değişiklikleri o kadar hızlı gelişir ki tahmin teknikleri pek pratik değildir. Ancak, minimum güneş enerjisine yakın olan bu süre boyunca, Bilim Derneği ve STEREO'nun tutulma tahminleri, araştırmacılara modeli geliştirme ve mevcut güneş aktivitesi hakkındaki anlayışımızı yenileme fırsatı verdi.
