Магнитное поле Солнца — это то, что управляет его взрывной активностью, а значит — и магнитными бурями на Земле. Однако оно имеет очень сложную структуру. Недавно ученые использовали искусственный интеллект для его картографирования.
Особенности измерения магнитных полей Солнца
Исследователи из Института астрономии Гавайского университета (IfA) помогают изменить подход ученых к изучению Солнца. Команда под руководством Гавайского университета разработала новый инструмент искусственного интеллекта (ИИ), который может отображать магнитное поле Солнца в трех измерениях с беспрецедентной точностью, поддерживая исследования, связанные с солнечным телескопом имени Даниэля К. Иноуэ Национального научного фонда США (NSF), построенным и управляемым Национальной солнечной обсерваторией NSF (NSO) на Халеакала.
«Солнце является самым мощным источником космической погоды, который может влиять на повседневную жизнь на Земле. Особенно сейчас, когда мы так сильно полагаемся на технологии, — сказал Кай Ян, постдокторский исследователь IfA, возглавлявший эту работу. — Магнитное поле Солнца вызывает взрывные явления, такие как солнечные вспышки и корональные выбросы массы. Эта новая техника помогает нам понять, что вызывает эти явления, и улучшает прогнозы космической погоды, позволяя нам раньше предупреждать об опасности, чтобы защитить системы, которыми мы пользуемся каждый день».
Магнитное поле Солнца контролирует извержения, которые могут нарушить работу спутников, энергосистем и коммуникаций на Земле. Однако это поле трудно измерить, что усложняет создание точных карт. Приборы могут показать, как наклоняется поле, но не то, направлено ли оно к нам или от нас, как когда смотришь на веревку сбоку и не знаешь, какой конец ближе.
Еще одна проблема — высота. Когда ученые смотрят на Солнце, они видят несколько слоев одновременно, поэтому трудно определить, насколько высока каждая магнитная структура. Солнечные пятна усложняют эту задачу, поскольку их сильные магнитные поля изгибают поверхность вниз, создавая углубление.
Открытие на основе искусственного интеллекта и 3D-карта магнитного поля Солнца
Исследователи IfA в сотрудничестве с Национальной солнечной обсерваторией и Высотной обсерваторией Национального центра атмосферных исследований NSF создали новую систему машинного обучения, объединяющую реальные данные с основными законами физики. Их алгоритм Haleakalā Disambiguation Decoder базируется на простом правиле: магнитные поля образуют петли и не начинаются и не заканчиваются. На основе этого искусственный интеллект может определить подлинное направление поля и оценить правильную высоту каждого слоя.
Этот метод хорошо работает на подробных компьютерных моделях Солнца, включая спокойные области, яркие активные регионы и солнечные пятна. Его точность особенно полезна для понимания изображений с высоким разрешением, полученных с помощью солнечного телескопа имени Даниэля К. Иноуэ.
Благодаря этому новому инструменту машинного обучения солнечный телескоп имени Даниэля К. Иноуэ может помочь ученым создать более точную 3D-карту магнитного поля Солнца. Он также выявляет связанные особенности, такие как векторные электрические токи в солнечной атмосфере, которые раньше очень трудно измерить. Вместе это дает нам более ясное представление о том, что вызывает мощные солнечные вспышки.
Благодаря этим достижениям исследователи могут более точно видеть магнитный ландшафт Солнца и улучшать прогнозы солнечной активности, влияющей на жизнь на Земле.
По материалам phys.org
