Солнечные вспышки — это взрывы в солнечной короне. При таковых взрывах выделяется огромное количество энергии, а излучение от их направленно уходит в галлактическое место в зависимости от положения вспышки на поверхности Солнца. Магнитосфера Земли защищает от таковых всплесков излучения. Но если этот поток оказывается довольно массивным и направленным в сторону Земли, он может привести к сбою спутников, энергосистем и помехам радиосвязи. Прогноз массивных вспышек, в особенности направленных на Землю — принципиальная задачка, но её решение упирается в беспорядочную динамику солнечной магнитосферы. Новейший способ дает решение в виде поисков предвестников вспышки путём исследования топологии магнитных линий Солнца.
Солнечные вспышки соединены с динамикой магнитного поля Солнца. На Земле полосы магнитного поля в целом подобны полю неизменного магнита, проходя от южного магнитного полюса к северному. Магнитосфера Земли далековато не статична, и в её базе также лежит хаотическая динамическая система (магнитное геодинамо), сплетенная с вращением Земли и конвекцией вещества в водянистом железном ядре Земли. Динамический хаос проявляется в неизменном дрейфе магнитных полюсов Земли и малопредсказуемых инверсиях магнитных полюсов (подробнее про трудности описания земной магнитосферы см. статью по ссылке). Но на Солнце всё еще труднее: магнитосфера определяется беспорядочной динамикой термических потоков и плазмы, её структура несравненна по трудности с земной, а конфигурации во времени еще наиболее мощные и малопредсказуемые.
Так как солнечная магнитосфера — неуравновешенная динамическая система в состоянии хаоса, длительный прогноз появления вспышек наталкивается на такие же фундаментальные ограничения, как, к примеру, прогноз погоды, пророчество землетрясений либо полярных сияний. Система является принципно непредсказуемой за пределами маленького временного горизонта. В истинное время NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследовательских работ США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке)) даёт прогноз на некоторое количество дней, и он носит вероятностный нрав — возможность появления вспышки с интенсивностью выше некой пороговой в этот период. Современные исследования в этом направлении больше сосредоточены на эмпирическом выявлении вероятных предвестников интенсивной вспышки, к примеру, путём анализа конфигурации магнитных линий и определения, какие из их могут быть «небезопасными». Новенькая работа группы астрофизиков из Стране восходящего солнца следует этому пути: исследуется связь зафиксированных галлактическими телескопами солнечных вспышек и геометрических особенностей линий магнитного поля Солнца незадолго до вспышки. Статья по результатам работы размещена в конце июля 2020 года в Science.
Предполагаемая схема появления вспышки при изменении топологии магнитных линий из-за неустойчивости. Kusano et al., Science 369(6503), 587 (2020).
Согласно неким моделям, солнечные вспышки происходят, когда огромное количество магнитных линий соединяются воединыжды в одну крупную петлю. Эти действия беспорядочны и могут вызываться триггерами вроде попадания одной галлактической частички на поверхность в подходящем месте и в подходящий момент — ситуация тут подобна, к примеру, слету лавины, который может инициироваться самым незначимым событием (как понятно туристам, таковым событием может стать даже звучный вопль в горах, если сочетание других причин «способствует»). Предложенный новейший способ прогноза вспышек подразумевает внедрение спутниковых снимков для обнаружения таковых зон на поверхности Солнца, где условия способствуют магнитному пересоединению, а как следует, формированию вспышки. Эти условия также могут найти размер возможной вспышки. С точки зрения теории динамических систем речь тут идёт о определении критерий неустойчивости конфигурации магнитных линий, в итоге которой происходит их «пересоединение» с конфигурацией топологии системы — это так именуемый «механизм неустойчивости двойной дуги» (double-arc instability). Отметим, что в современной литературе это лишь один из тех предложенных теоретических сценариев динамической неустойчивости в солнечной короне.
Астрофизики проанализировали спутниковые данные по 9 более большим солнечным вспышкам (вспышкам класса X), произошедшим на протяжении 2-ух крайних циклов солнечной активности и конфигурациям магнитных линий в «активных» зонах Солнца. Таковой апостериорный анализ показал, что 7 из этих вспышек можно предсказать только на базе анализа спутниковых данных.
Солнечная вспышка класса X (ультрафиолетовый спектр) на краю диска. Снимок Solar Dynamics Observatory (SDO) 7 марта 2012 года. NASA’s Goddard Space Flight Center/SDO.