Моделирование: выводы о корональном выбросе зависят от траектории зонда

Каждый год Солнце производит сотни корональных выбросов массы, то есть извержений плазмы и магнитного поля из короны. Когда выброс достигает Земли, он может вызвать геомагнитную бурю, потенциально опасное явление космической погоды. Принято считать, что выброс зарождается как жгут из закрученных силовых линий магнитного поля, но сверить эту модель с наблюдениями трудно. Телескоп видит трёхмерную структуру издалека, в проекции на плоскость. Аппарат, пролетающий сквозь выброс, измеряет поле напрямую, но только вдоль своего пути, а таких пролётов через одно событие бывает в лучшем случае несколько.

Сто цифровых аппаратов

Эрика Пальмерио из компании Predictive Science Inc. с соавторами проверила, насколько надёжно по таким данным восстанавливаются свойства выброса. Команда рассчитала магнитогидродинамические модели выбросов, которые различались местом зарождения на Солнце, ориентацией поля в источнике и закруткой силовых линий в жгуте. Подробно разобраны два расчёта: в одном выброс поднимался из области с биполярным полем, в другом из области с квадрупольным. Через каждый выброс прошли 100 цифровых аппаратов на разных расстояниях от Солнца, широтах и долготах. Фоновый солнечный ветер задали почти однородным, чтобы результат определяли свойства самого выброса.

Восстановленный по данным жгут сильно зависел от траектории. В данных разных аппаратов различались ориентация жгута, физические параметры и даже направление закрутки поля. Авторы допускают, что это объясняет загадочные случаи, когда закрутка, ожидаемая по области-источнику, расходилась с выведенной из измерений аппаратов. Алгоритм подгонки в целом работал тем хуже, чем дальше от оси жгута проходил аппарат.

Вместе с тем моделирование показало, что измерения на месте могут рассказать о строении поля в источнике. В выбросе из квадрупольной области происходило больше магнитных пересоединений с окружающим солнечным ветром, и на окраинах выброшенной плазмы поле в целом было слабее. За выбросом из биполярной области было больше признаков быстрых потоков плазмы. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Supplement Series.