研究人员开发了预测地磁风暴的新技术

这是艺术家对与地球磁层相互作用的太阳风粒子的描绘。大小不缩放。美国宇航局通过Wikicommons.

地球的磁场从杆延伸到杆,并且受太阳风的强烈影响太阳。这种“风”是一流的带电粒子,不断从太阳的表面喷射。偶尔突然闪烁的亮度被称为太阳耀斑释放出更多的粒子进入风中。有时,喇叭口之后是冠状质量喷射,将等离子体送入空间。

得到的带电粒子的助焊剂从太阳到地球上数百万英里。当他们到达这里时,颗粒在地球的磁场上造成严重破坏。结果可以是美丽的,但也是破坏性的:极光和地磁风暴。暴风雨严重,干扰了许多重要技术,包括GPS信号和卫星通信。它们也可能导致表面电网损坏。太阳能活动似乎是随机的,使我们难以预测这些风暴。

在Chaos杂志中,来自欧洲的AIP出版,由德国波茨坦的波茨坦温度影响研究所Reik Donner领导的欧洲调查人员报告了一种分析磁场数据的新方法,这些方法可以提供更好的地磁风暴的短期预测。这种新方法依赖于在远离均衡的状态开发的技术。地球的磁场适合这种范式,因为该领域是遥远的太阳风远离均衡。远离均衡的系统经常经历突然的变化,例如从静态状态到风暴的突然过渡。

调查人员使用的扰动风暴时间或DST,指数的每小时值。DST值从其正常值提供地球磁场水平分量的平均偏差。当大爆发的带电粒子到达太阳并削弱地球产生的场时,发生这种偏差。DST值形成称为时间序列的单个数字流。然后,通过将一个数据点以固定的时间绘制一个数据点来重新绘制到2D或3D图像中,以将一个数据点绘制到未来预测中的固定时间。

在这里,作者创建了一种称为来自重建数据的复发图的图。复发曲线是一系列点通常在图中分布不均匀。作者用他们的数据来看看2001年发生的一对地磁风暴,在风暴前几天从大型太阳能耀斑发生。

它们使用称为复发量化分析的方法,以表明这些复发句中的长对角线表示更可预测的地磁行为。这里报道的方法特别适合区分不同类型的地质磁场波动。该技术允许研究人员以先前未实现的准确性表征这些差异。

出版物:Reik V. Donner等,“DST指数中的复发模式揭开的磁体波动的时间组织,”Chaos 28,085716(2018); DOI:10.1063 / 1.5024792

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