Forscher entwickeln eine neue Technik zur Vorhersage geomagnetischer Stürme

Terra Piatta - 200 Prove: la Terra, non è una Palla Rotante.. (by Eric Dubay) Sub-Multilingual. (Kann 2019).

Anonim

Das Magnetfeld der Erde erstreckt sich von Pol zu Pol und wird stark vom Sonnenwind der Sonne beeinflusst. Dieser "Wind" ist ein Strom von geladenen Teilchen, die ständig von der Sonnenoberfläche ausgestoßen werden. Gelegentliche plötzliche Lichtblitze, so genannte Sonneneruptionen, setzen noch mehr Partikel in den Wind. Manchmal folgen auf die Fackeln koronale Massenauswürfe, die Plasma in den Weltraum schicken.

Der resultierende Fluss geladener Teilchen bewegt sich Millionen von Meilen von der Sonne zur Erde. Wenn sie hier ankommen, verheeren die Teilchen das Erdmagnetfeld. Das Ergebnis kann schön, aber auch destruktiv sein: Auroras und geomagnetische Stürme. Die Stürme sind ernst und stören eine Reihe wichtiger Technologien, einschließlich GPS-Signalisierung und Satellitenkommunikation. Sie können auch zu Schäden an elektrischen Oberflächengittern führen. Die Sonnenaktivität erscheint zufällig, was es uns erschwert, diese Stürme vorherzusagen.

In der Zeitschrift Chaos von AIP Publishing berichtet eine Gruppe von Forschern aus Europa unter der Leitung von Reik Donner vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung über eine neue Methode zur Analyse von Magnetfelddaten, die eine bessere kurzfristige Vorhersage von geomagnetischen Stürmen ermöglichen könnte. Diese neue Methode beruht auf einer Technik, die für Systeme entwickelt wurde, die weit vom Gleichgewicht entfernt sind. Das Magnetfeld der Erde passt zu diesem Paradigma, weil das Feld weit vom Gleichgewicht durch den Sonnenwind entfernt ist. Systeme, die weit vom Gleichgewicht entfernt sind, unterliegen oft abrupten Veränderungen, wie dem plötzlichen Übergang von einem Ruhezustand zu einem Sturm.

Die Forscher verwendeten stündliche Werte des Störungssturmzeit- oder Dst-Index. Dst-Werte geben die durchschnittliche Abweichung der horizontalen Komponente des Erdmagnetfeldes von seinem Normalwert an. Diese Abweichung tritt auf, wenn eine große Ladung geladener Teilchen von der Sonne eintrifft und das von der Erde erzeugte Feld schwächt. Die Dst-Werte bilden einen einzigen Zahlenstrom, der als Zeitreihe bekannt ist. Die Zeitreihendaten können dann in ein 2-D- oder 3-D-Bild umformuliert werden, indem ein Datenpunkt gegenüber einem anderen zu einem festgelegten Zeitpunkt in die Zukunft für die Vorhersage gezeichnet wird.

Hier haben die Autoren aus den rekonstruierten Daten ein Diagramm erstellt, das als Wiederholungsdiagramm bekannt ist. Das Wiederholungsdiagramm ist eine Anordnung von Punkten, die typischerweise ungleichmäßig über den Graphen verteilt sind. Die Autoren verwendeten ihre Daten, um ein Paar geomagnetischer Stürme zu betrachten, die im Jahr 2001 durch große Sonneneruptionen einige Tage vor dem Sturm auftraten.

Sie verwendeten eine Methode, die als Rekursionsquantifizierungsanalyse bekannt ist, um zu zeigen, dass lange diagonale Linien in diesen Rekursionsgraphen ein vorhersagbareres geomagnetisches Verhalten anzeigen. Die hier beschriebene Methode eignet sich besonders gut zur Unterscheidung verschiedener Arten von Erdmagnetfeldschwankungen. Die Technik erlaubt es den Forschern, diese Unterschiede mit einer zuvor nicht erreichten Genauigkeit zu charakterisieren.

menu
menu