太阳风|太阳风：对一个混乱的太阳的威胁的预测变得更好_太阳|科学|科技

俗话说：每个人都在谈天气。但是任何人都不能为此做些什么。英国雷丁大学的7500名民间科学家和一个团队研究人员决定改变这一点，他们只要把对自然天气的研究扩展到太空中——特别是对太阳的研究。

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他们努力的第一个主要成果被记录在周五发表在AGU进步杂志上的一项研究中。
日冕物质抛射(CMEs)不是地球天气的一部分，它们是强大的太阳风暴产生的，但它们也会同样影响我们和我们的太空卫星。它们用自己嵌入的磁场从太阳中喷射出数十亿吨的日冕物质，在逃离太阳引力的过程中体积增大。当它们到达地球时，最大的一个可以占据近四分之一的空间。

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在此过程中，日冕物质抛射可能是宇宙毁灭的斑点。最坏的情况是，它们可能会严重破坏卫星内的电子设备，用它们的辐射对宇航员构成威胁，并足以破坏地球上的电网，使城市停电。一些科学家认为，一场太阳风暴可能会在泰坦尼克号沉没的当晚干扰它的导航，而一个日冕物质抛射在越南战争期间引发了地雷的爆炸。

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在1859年的时候，一个现在被称为卡灵顿事件的日冕物质抛射摧毁了世界各地的电报系统。当时的目击者还将其描述为“几乎难以形容的美丽场景”和“有记录的最伟大的极光” 。

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从国际空间站观测到的地磁风暴很可能是由日冕物质抛射引起的。美国宇航局
无论有多美，它们都构成风险。这就是为什么在2010年成立了太阳能风暴观察项目。

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【太阳风|太阳风：对一个混乱的太阳的威胁的预测变得更好】太阳来了
日冕物质抛射有可能破坏地球上的严重破坏。太阳能风暴手表来了
大卫·格罗斯曼 9.20.2020日晚上11：10
雷丁大学与美国宇航局合作，运用立体声使命的数据，创建了太阳能风暴手表。这是一个志愿者项目，旨在通过简单的操作来帮助收集日冕物质抛射的数据点。当时，美国宇航局的科学家说， “观察我们的数据越多，我们的发现就越多。 ”

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历经10年和192,224次分类后，这些研究还在进行。在论文中，团队报告说，由于从志愿者那里获得的关于日冕物质抛射的大小和形状的信息，预测的准确性提高了20% ，不确定性降低了15% 。
并非所有的日冕物质抛射都在冲击地球，因此理解它们的潜在轨迹至关重要。雷丁大学气象系的空间气象研究员卢克·巴纳德博士说，志愿者们能够“在CME更加成熟的时候进行第二阶段的观测，从而更好地了解它的形状和轨迹。 ”
更精准的预测有助于更好地管理卫星和空间航行。知道一个一定大小的CME即将冲击地球，也能实现必要的准备——比如关闭电网，而不是让电网发生故障。

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2002年捕获的日冕物质抛射显示超过10亿吨物质被送入太空。欧空局、NASA/Soho
太阳太空观测数据已经通过用了一个新的太阳风模型，该模型可以使复杂的模拟数量增加10倍。旧的模型可以同时运行20个模拟时，而由雷丁·马修·欧文斯教授开发的新模型可以达到200个。
日冕物质抛射的速度各不相同，最慢的抛射大约以每小时559,234英里（每秒250公里）移动，而最快的可以以每小时6,710,809英里的速度(3000km/s)移动。虽然慢的需要数周时间才能到达地球，但最快、最可能有害的CMES可以在15到18小时内到达地球。
一个多世纪以来，卡灵顿事件一直是天文学家讨论CME潜在破坏的试金石事件。但这一切在2012年发生了变化，当时一场同样强大，甚至更小的太阳风暴，也几乎没有错过地球。

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2014年，科学家们计算出了未来10年卡灵顿级事件撞击地球的几率，并发现其风险是惊人的12% 。如果这样的威胁真的出现了，人类可能会领先于太阳风暴观察的志愿者。
摘要：预测日冕物质抛射(CMEs)的到来是空间天气预报的一个关键目标。在运行空间天气预报中，太阳风数值模型应用在这项任务中，集成技术正在越来越多地运用，作为改进这些预测的一种手段。目前，这些预测不受现有的原位和遥感观测的限制，比如美国国家航空航天局(NASA)立体宇宙飞船上的日层成像仪(HIs)的限制，该飞船记录了太阳风和日冕物质抛射的白光图像。我们报告了四个日冕物质抛射的案例研究，并展示了如何利用HI观测来提高技能和降低这些事件的集成后置的不确定性。

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我们使用计算效率高的太阳风模型，在关于最佳估计的均匀分布中干扰建模的CME参数中产生了200个成员的集成后铸。通过比较建模的CME侧翼的轨迹和HI观测结果，我们计算了每个集成成员的权重。加权CME到达时间的集成分布可以提高技能，并减少了每个事件的后铸不确定性。对于这四个事件，与未加权集合相比，加权集合的到达时间误差平均降低20.1±4.1% ，到达时间不确定性平均降低15.0±7.2% 。如果有实时人机观测，这项技术可应用于运行空间天气预报。因此，由于美国宇航局和欧洲航天局目前正在计划下一次空间天气监测任务，我们的概念证明研究提供了一些证据，证明包括这些任务的潜在价值。
BY: DAVID GROSSMAN
FY: 巽辰
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