Искусственный интеллект позволяет по-новому взглянуть на солнечное магнитное поле

Это исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, сулит огромные перспективы для улучшения понимания поведения Солнца и его влияния на космическую погоду.

Солнечное магнитное поле является основной причиной космической погоды, которая может нанести ущерб критически важным инфраструктурам, таким как электричество, авиация и космические технологии. Основным источником явлений суровой космической погоды являются солнечные активные области, где сильные магнитные поля возникают на поверхности Солнца. Текущие возможности наблюдения позволяют нам измерять магнитное поле только на поверхности Солнца, однако накопление и высвобождение энергии происходит выше в солнечной атмосфере, в солнечной короне.

Используя возможности нейронных сетей, основанных на физике, команде удалось успешно интегрировать данные наблюдений с моделью магнитного поля без физической силы, обеспечив всестороннее понимание связи между наблюдаемыми явлениями и основной физикой, которая управляет солнечной активностью. Этот передовой метод знаменует собой важную веху в физике Солнца и открывает новые возможности для численного моделирования Солнца.

Исследователи смоделировали эволюцию наблюдаемой солнечной активной области и продемонстрировали способность выполнять бессиловое моделирование магнитного поля в режиме реального времени. Впечатляет то, что этот процесс потребовал менее 12 часов вычислительного времени для моделирования пятидневной серии наблюдений. Эта беспрецедентная скорость позволяет ученым проводить анализ и прогнозы солнечной активности в режиме реального времени, расширяя наши возможности прогнозирования явлений космической погоды.

Группа дополнительно изучила временную эволюцию свободной магнитной энергии в корональном объеме, которая связана с выбросами корональной массы — большими плазменными облаками, выбрасываемыми из атмосферы Солнца со скоростью 100–3500 км/с. Сравнение с наблюдениями в экстремальном ультрафиолете подтвердило надежность и точность методологии. Важно отметить, что результаты выявили значительное истощение свободной магнитной энергии как в пространстве, так и во времени, что напрямую коррелирует с наблюдаемыми солнечными извержениями.

Роберт Джаролим, ведущий исследователь, сказал: «Использование искусственного интеллекта в этом контексте представляет собой революционный скачок вперед. Использование методов ИИ для численного моделирования позволяет лучше использовать данные наблюдений и обладает большим потенциалом для дальнейшего развития наших возможностей моделирования».

Ученые уверены, что скорость вычислений имеет большие перспективы для улучшения прогнозирования космической погоды и расширения наших знаний о поведении Солнца.