Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các sự kiện thời tiết không gian cực đoan có thể tác động đáng kể đến các hệ thống như vệ tinh, hệ thống thông tin liên lạc, phân phối điện và hàng không. Chúng được thúc đẩy bởi hoạt động năng lượng mặt trời được biết là có chu kỳ không đều nhưng khoảng 11 năm. Bằng cách nghĩ ra một ‘đồng hồ mặt trời’ mới, đều đặn, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng công tắc bật và tắt của các giai đoạn hoạt động của mặt trời cao là khá sắc nét và có thể xác định thời gian bật / tắt công tắc.
Các sự kiện thời tiết không gian cực đoan có thể tác động đáng kể đến các hệ thống như vệ tinh, hệ thống thông tin liên lạc, phân phối điện và hàng không. Chúng được thúc đẩy bởi hoạt động năng lượng mặt trời được biết là có chu kỳ không đều nhưng khoảng 11 năm. Bằng cách nghĩ ra một ‘đồng hồ mặt trời’ mới, đều đặn, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng công tắc bật và tắt của các giai đoạn hoạt động của mặt trời cao là khá sắc nét và có thể xác định thời gian bật / tắt công tắc. Phân tích của họ cho thấy rằng trong khi các sự kiện cực đoan có thể xảy ra bất cứ lúc nào, thì chúng ít có khả năng xảy ra trong khoảng lặng.
Đồng hồ sẽ giúp các nhà khoa học xác định chính xác hơn khi nguy cơ bão mặt trời là cao nhất và giúp lập kế hoạch tác động của thời tiết không gian lên cơ sở hạ tầng vũ trụ của chúng ta, điều quan trọng là việc chuyển đổi hoạt động tiếp theo có thể sắp xảy ra khi hoạt động mặt trời chuyển từ mức tối thiểu hiện tại .
Được xuất bản trong Thư nghiên cứu địa vật lý (Geophysical Research Letters) của một nhóm do Đại học Warwick dẫn đầu, đồng hồ mặt trời sử dụng bản ghi số vết đen mặt trời hàng ngày có sẵn từ năm 1818 để ánh xạ hoạt động của mặt trời qua 18 chu kỳ mặt trời theo chu kỳ 11 năm hoặc ‘đồng hồ’ tiêu chuẩn. Không có hai chu kỳ mặt trời nào giống nhau, nhưng lần đầu tiên sử dụng một kỹ thuật toán học gọi là biến đổi Hilbert, các nhà nghiên cứu đã có thể chuẩn hóa chu kỳ hoạt động của mặt trời.
Đồng hồ tiết lộ rằng sự chuyển tiếp giữa các thời kỳ yên tĩnh và hoạt động trong hoạt động của mặt trời là sắc nét. Khi đồng hồ được chế tạo từ các quan sát vết đen mặt trời, nó có thể được sử dụng để ra lệnh quan sát hoạt động của mặt trời và thời tiết không gian. Chúng bao gồm sự xuất hiện của các ngọn lửa mặt trời nhìn thấy trong tia X bởi các vệ tinh GOES và thông lượng vô tuyến mặt trời F10.7 theo dõi hoạt động của vành đai mặt trời. Đây đều là những yếu tố thúc đẩy thời tiết không gian trên Trái đất, trong đó kỷ lục dài nhất là chỉ số aa dựa trên các phép đo từ trường ở Anh và Úc trong hơn 150 năm. Tất cả các quan sát này cho thấy cùng một công tắc sắc nét và tắt thời gian hoạt động.
Khi thời gian bật / tắt quá khứ được lấy từ đồng hồ, có thể tính tốc độ xuất hiện của các sự kiện cực đoan khi mặt trời hoạt động hoặc yên tĩnh.
Tác giả chính, giáo sư Sandra Chapman, thuộc Trung tâm Hợp nhất, Không gian và Vật lý thiên văn của Đại học Warwick, cho biết: “Các nhà khoa học dành cả đời để đọc cuốn sách tự nhiên. Đôi khi chúng tôi tạo ra một cách mới để biến đổi dữ liệu và những gì có vẻ lộn xộn và phức tạp đột nhiên rất đơn giản. Trong trường hợp này, phương pháp đồng hồ mặt trời của chúng tôi lần đầu tiên cho thấy rõ ràng ‘bật công tắc’ và ‘tắt’ phân định khoảng thời gian yên tĩnh và hoạt động cho thời tiết không gian.
“Các sự kiện lớn có thể xảy ra bất cứ lúc nào, nhưng nhiều khả năng là xung quanh cực đại mặt trời. Bằng cách sắp xếp một cách gọn gàng các quan sát chúng ta thấy rằng trong 150 năm hoạt động địa từ trên trái đất, chỉ có một vài phần trăm xảy ra trong những điều kiện yên tĩnh này.
“Khả năng ước tính nguy cơ xảy ra siêu bão mặt trời trong tương lai là rất quan trọng đối với các công nghệ không gian và trên mặt đất đặc biệt nhạy cảm với thời tiết không gian, như vệ tinh, hệ thống thông tin liên lạc, phân phối điện và hàng không.
“Nếu chúng ta có một hệ thống nhạy cảm với thời tiết không gian, chúng ta cần biết khả năng xảy ra một sự kiện lớn như thế nào và thật hữu ích khi biết chúng ta đang ở trong thời kỳ yên tĩnh vì nó cho phép bảo trì và các hoạt động khác làm cho hệ thống tạm thời trở nên dễ vỡ hơn.”
Nghiên cứu được đồng tác giả bởi Scott Mcffy thuộc Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia, Robert Leamon thuộc Đại học Maryland và Trung tâm bay không gian Goddard của NASA và Nick Watkins của Đại học Khoa học Chính trị và Kinh tế Luân Đôn.
Robert Leamon nói: “Biến đổi Hilbert là một kỹ thuật thực sự mạnh mẽ trong tất cả các ngành khoa học. Sandra đã gợi ý cho tôi về một dự án hoàn toàn khác – đây thực sự là một chuỗi các sự kiện tình cờ – bởi vì công việc của cô ấy trong các phản ứng tổng hợp trong phòng thí nghiệm, và Khi chúng tôi áp dụng nó vào các vết đen mặt trời, chúng tôi thấy nó gắn liền với công tắc hoạt động mạnh mà chúng tôi đã thấy ở nơi khác. Sandra sau đó thấy công tắc tắt nhìn vào chỉ số aa. “
Các nhà khoa học dự đoán rằng cánh cửa mà công trình sáng tạo này mở ra sẽ dẫn đến sự phát triển các khí hậu có ý nghĩa cho hoạt động của mặt trời và cải thiện khả năng dự đoán sẽ dẫn đến điều đó.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Warwick . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :