Магнітне поле Сонця — це те, що керує його спалаховою активністю, а значить — і магнітними бурями на Землі. Однак воно має вкрай складну структуру. Нещодавно вчені використали штучний інтедлект для його картографування.
Особливості вимірювання магнітних полів Сонця
Дослідники з Інституту астрономії Гавайського університету (IfA) допомагають змінити підхід науковців до вивчення Сонця. Команда під керівництвом Університету Гаваїв розробила новий інструмент штучного інтелекту (ШІ), який може відображати магнітне поле Сонця у трьох вимірах із безпрецедентною точністю, підтримуючи дослідження, пов’язані з сонячним телескопом імені Даніеля К. Іноуе Національного наукового фонду США (NSF), побудованим і керованим Національною сонячною обсерваторією NSF (NSO) на Галеакала.
«Сонце є найпотужнішим джерелом космічної погоди, яке може впливати на повсякденне життя на Землі. Особливо зараз, коли ми так сильно покладаємося на технології, — сказав Кай Ян, постдокторський дослідник IfA, який очолював цю роботу. — Магнітне поле Сонця викликає вибухові явища, такі як сонячні спалахи та корональні викиди маси. Ця нова техніка допомагає нам зрозуміти, що викликає ці явища, і покращує прогнози космічної погоди, даючи нам можливість раніше попереджати про небезпеку, щоб захистити системи, якими ми користуємося щодня».
Магнітне поле Сонця контролює виверження, які можуть порушити роботу супутників, енергосистем і комунікацій на Землі. Однак це поле важко виміряти, що ускладнює створення точних карт. Прилади можуть показати, як нахиляється поле, але не те, чи спрямоване воно до нас, чи від нас, як коли дивишся на мотузку збоку і не знаєш, який кінець ближче.
Ще одна проблема — висота. Коли вчені дивляться на Сонце, вони бачать кілька шарів одночасно, тому важко визначити, наскільки високою є кожна магнітна структура. Сонячні плями ускладнюють це завдання, оскільки їхні сильні магнітні поля вигинають поверхню вниз, створюючи заглиблення.
Відкриття на основі штучного інтелекту та 3D-карта магнітного поля Сонця
Дослідники IfA у співпраці з Національною сонячною обсерваторією та Висотною обсерваторією Національного центру атмосферних досліджень NSF створили нову систему машинного навчання, яка поєднує реальні дані з основними законами фізики. Їхній алгоритм, Haleakalā Disambiguation Decoder, базується на простому правилі: магнітні поля утворюють петлі й не починаються та не закінчуються. На основі цього штучний інтелект може визначити справжній напрямок поля та оцінити правильну висоту кожного шару.
Цей метод добре працює на детальних комп’ютерних моделях Сонця, включаючи спокійні області, яскраві активні регіони та сонячні плями. Його точність особливо корисна для розуміння зображень з високою роздільною здатністю, отриманих за допомогою сонячного телескопа імені Даніеля К. Іноуе.
Завдяки цьому новому інструменту машинного навчання сонячний телескоп імені Даніеля К. Іноуе може допомогти вченим створити більш точну 3D-карту магнітного поля Сонця. Він також виявляє пов’язані особливості, такі як векторні електричні струми в сонячній атмосфері, які раніше було дуже важко виміряти. Разом це дає нам більш чітке уявлення про те, що викликає потужні сонячні спалахи.
Завдяки цим досягненням дослідники можуть точніше бачити магнітний ландшафт Сонця і покращувати прогнози сонячної активності, яка впливає на життя на Землі.
За матеріалами phys.org
