Mistä tiedämme, eteneekö CME kohti Maata ja milloin se saapuu?

Kun flare- tai filamenttipurkaus tapahtuu, emme tiedä heti, laukaiseeko se koronan massapurkauksen (CME). Vaikka massapurkaus tapahtuisi, ei ole takeita siitä, että se on suuntautuisi kohti Maata. Tässä artikkelissa esittelemme menetelmän, jonka avulla voit selvittää, onko koronan massapurkaus tapahtunut Auringosta, onko se suuntautunut kohti Maata ja milloin se saapunee.

1. Protonivuon seuranta

Verkkosivustoltamme löydät datakaavion, joka näyttää lähellä Maata mitatun ≥10 MeV protonin määrän. Auringossa tapahtuvien valtavat purkaukset voivat laukaista aurinkomyrskyn. Protonit syöksyvät avaruuteen ja voivat liikkua äärimmäisissä olosuhteissa lähes valon nopeudella. Ne ovat ensimmäisiä hiukkasia, jotka saapuvat maapallolle, joten aurinkomyrsky voi kehittyä hyvin nopeasti Auringossa tapahtuneen suuren tapahtuman jälkeen. Nämä protonit ovat hyvä indikaattori siitä, että Auringossa tapahtui purkaus, joka todennäköisesti aiheutti koronan massapurkauksen avaruuteen. Vaikka voimme olla melko varmoja siitä, että koronan massapurkaus tapahtui, tämä ei ole ihanteellinen tapa määrittää massapurkauksen maapallon suuntaisuutta, koska nämä hiukkaset pyrkivät seuraamaan planeettojen välistä magneettikenttää: Parkerin spiraalia. On tapahtunut niinkin, että näimme aurinkomyrskyn maapallolla, vaikka siihen liittyvässä koronan massapurkauksessa ei ollut Maan suuntaista komponenttia. Tämä tapahtuu usein Auringon länsireunan lähellä tapahtuvien purkauksien aikana, mutta joissakin harvoissa tapauksissa jopa reunan takana tapahtuneiden voimakkaiden purkausten protonit ovat saavuttaneet planeettamme.

Kuva: Esimerkki ≥10 MeV:n protonikaavion, jonka löydät verkkosivustoltamme. Tämä kaavio osoittaa ≥10 MeV:n protonivuon lähellä maapalloa 14. heinäkuuta 2000, jolloin merkittävä X5.7-luokan flarepurkaus tapahtui. Näemme, että ≥10 MeV:n protonien määrä kasvoi jyrkästi kello 10.35 UTC, vain 32 minuutin kuluttua flaren alkamisesta. Voimakas S3-luokan aurinkomyrsky kehittyi nopeasti.

2. SOHO/LASCO -koronagrafikuvien käyttö

Paras tapa olla varmistua siitä, että koronan massapurkaus kohdistuu maapalloon, on SOHO-satelliitissa (Solar and Heliospheric Observatory) sijaitsevien LASCO C2 ja C3 -koronagrafien ottamien kuvien avulla. SOHO seuraa Aurinkoa maapallon näkökulmasta, jotta mahdolliset maapallon suunnatut koronan massapurkaukset voidaan helposti tunnistaa. Maapallolle kulkunsa suuntaavat massapurkaukset näkyvät osittaisena tai täydellisenä halona, kun ne etenevät poispäin Auringosta. Muista, että SOHO:n kuvat eivät ole aina reaaliajassa, ja joudut usein odottelemaan useita tunteja uusimpia kuvia, joten voi usein kestää jonkin aikaa, ennen kuin tiedämme varmasti, onko koronan massapurkauksessa Maan suuntainen komponentti tai ei.

Alla on kaksi upeaa esimerkkiä siitä, kuinka koronan massapurkaus voisi näyttää SOHO/LASCO -instrumenttipaketilla otetuissa kuvissa. Animaatio vasemmalla näyttää koronan massapurkauksen SOHO/LASCO C2 -laitteen näkemänä, joka suuntautui kohti pohjoista eikä vaikuttanut Maahan. Halolla ei ole ääriviivoja, joten voimme helposti päätellä, että tämä plasmapilvi ei ole suuntautunut kohti Maata. Oikealla näemme kuitenkin täydellisen halon koronan massapurkauksen SOHO/LASCO C2:n näkemänä. Tämän massapurkauksen ääriviivat muodostavat täydellisen ympyrän, joka täyttää LASCOn koko kuvakentän. Tämä tarkoittaa yhtä kahdesta asiasta: plasmapilvi on suunnattu suoraan meitä kohti tai poispäin meistä.

Jos emme ole varmoja siitä, tuleeko LASCO-kuvista havaittu koronan massapurkaus maapallon puolella olevasta Auringon osasta johtuen purkauksen epäselvistä merkeistä, voimme tarkastella STEREO-observatorion (Solar TErrestrial RElations Observatory) ottamia kuvia. STEREO koostuu kahdesta avaruusobservatoriosta, joiden nimet ovat STEREO Ahead (Edellä) ja STEREO Behind (Jäljessä). Ne havaitsevat Aurinkoa etäältä. STEREOn ja SOHOn kuvat yhdistettynä antavat meille 3D-kuvan koronan massapurkauksesta ja se kertoo meille, onko se tulossa kohti Maata vai kulkemassa Maasta poispäin. Kuvia sekä SOHO- että STEREO-operaatioista löytyy verkkosivustolta.

Käyttämällä kaikkia SOHO- ja STEREO-operaatioiden saatavia kuvia avaruussäätieteen tutkijat voivat laskea lähtönopeuden ja asettaa arvioidun saapumisaikojen (ETA) koronan massapurkaukselle. Kun he saaneet raporttinsa valmiiksi, voit tarkastella sivustoamme ja katsoa aurinkotuulimalleja ja NOAAn SWPCn päivittäisiä raportteja nähdäksesi, milloin massapurkauksen odotetaan saapuvan. SpaceWeatherLive -tiimi antaa myös analyysin voimakkaiden purkausten aikana.

3. SIDC Cactus -ohjelmiston käyttäminen

Belgian Solar Influences Data Analysis Center (SIDC) kehitti CACTUS-ohjelman, joka on lyhenne sanoista Computer Aided CME Tracking. Se skannaa SOHO/LASCO:n kuvat automaattisesti sen selvittämiseksi, osuuko koronan massapurkaus Maahan vai ei. Ne osoittavat myös sen, onko kyseessä täysi halo vai osittaisen halon massapurkaus, ja määrittää myös etenemisnopeuden, jonka avulla voidaan määrittää, milloin se voisi saapua.

4. EPAM-kaavion käyttäminen

EPAM on lyhenne sanoista Electron, Proton and Alpha Monitor ja se on ACE-satelliitin instrumentti, joka mittaa aurinkotuulen elektroneja ja protoneja. Se on erittäin hyödyllinen väline tietääksesi, onko koronan massapurkaus suuntautunut kohti Maata ja milloin se saapuu. Teemme sen hieman selväksi EPAM-kaavioilla. Alla on EPAM-kaavio, joka on katsottavissa muutaman tunnin kuluttua flarepurkauksesta.

Kun tapahtuu voimakas flare, elektronit ja protonit sinkoutuvat pois Auringosta avaruuteen. Ne kulkeutuvat pois aurinkotuulen mukana. Heti sen tapahtuman jälkeen, joka aiheutti koronan massapurkauksen, EPAM-käyrä osoittaa matalaenergisten elektronien määrän nousua, ja se merkitsee flarepurkauksen alkua. Matalaenergisten protonien kaavio näyttää myös tasaista nousua. Tämä osoittaa usein, että osa koronan massapurkauksesta on suuntautunut kohti Maata. Jos laitamme kaiken yhteen ja tiedämme, että koronan massapurkaus on matkalla Maahan ... jäljellä on yksi kriittinen kysymys: milloin se saapuu?

Milloin CME saapuu?

Kun tiedämme koronan massapurkauksen nopeuden, voimme itse päätellä, milloin se voi saapua. Seuraavan taulukon avulla voit määrittää, kuinka kauan massapurkaukselta kestää kulkea Auringosta Maahan, edellyttäen että se ei hidastu matkan varrella. Alla luetellut ajat ovat siten vain ohjeellisia. On tavallista, että koronan massapurkaukset saapuvat ennustettua saapumisaikaa aikaisemmin tai myöhemmin, aikaero suuntaan tai toiseen voi olla jopa 6 tuntia tai enemmän!

CME-nopeus (km/s)	Matka-aika (tunteina)	Vuorokautta	Tuntia
300	138,88	5	18.88
400	104,16	4	8,16
500	83.33	3	11.33
600	69.44	2	21.44
700	59.52	2	11.52
800	52.08	2	4.08
900	46.30	1	22.30
1000	41.67	1	17.67
1100	37.88	1	13.88
1200	34.72	1	10.72
1300	32.05	1	8.05
1400	29.76	1	5.76
1500	27.78	1	3.78
1600	26.04	1	2.04
1700	24.51	1	0.51
1800	23.15	0	23.15
1900	21.93	0	21.93
2000	20.83	0	20.83
2100	19.84	0	19.84
2200	18.94	0	18.94

Määritä iskeytyminen käyttämällä EPAM-seurantaa

Kun koronan masspurkaus on tapahtunut ja olemme määrittäneet, että se on suuntautunut kohti Maata, ainoa asia, jonka voimme tehdä, on odottaa ja katsoa EPAM-kaaviota. Suurin osa koronan massapurkauksista muodostaa shokkiaallon plasmapilven eteen, mikä kiihdyttää protoneja, joita voimme mitata ACEn EPAM-instrumentin avulla. Näemme kaaviosta, kuinka protonien määrä kasvaa jatkuvasti massapurkauksen saapumiseen asti. Se jatkaa nousua hitaasti (heti flarepurkauksen jälkeen) ja kutsutaan "alkuvaiheeksi". Se nousee hitaasti (nousun vaihe), kun massapurkaus lähestyy. Muutama tunti ennen koronan massapurkauksen todellista saapumista tapahtuu uusi terävämpi nousu, mikä osoittaa, että massapurkaus on pian tulossa. Kun EPAM-käyrässä on piikki, se osoittaa, että massapurkaus on saapunut DSCOVR-satelliitille. Aurinkotuulen ja planeettojen välisen magneettikentän tietojen pitäisi nyt selvästi osoittaa, että koronan massapurkaus on saapunut. Massapurkauksen jälkeen havaitaan, että protonitasot laskevat hitaasti normaaliarvoihin ... ellei matkalla Maahan ole toista massapurkausta. Alla olevassa kuvassa on esimerkki EPAM-kaaviosta, jossa näet selvästi eri vaiheet. Huomaa, että hitaat ja heikommat massapurkaukset eivät joskus työnnä iskuaaltoa edessään. Näitä on paljon vaikeampaa tai mahdotonta havaita EPAMlta!

<< Siirry edelliselle sivulle