基于物理的预测大太阳耀斑的方法

图1。基于物理的预测方法的太阳耀斑产生过程。A：电流沿着磁极性反转线上的磁场线流动，在太阳能表面上，其中磁场改变其极性。B：磁场线被重新连接并形成双电弧环，其远离表面由于磁力流体动力学不稳定性而远离。C：双电弧环的向上运动会引起进一步的磁重新连接。太阳耀斑开始从重新连接的字段线的基点突发出来。D：更多磁性重新连接放大不稳定，太阳耀斑膨胀。

太阳耀斑发出突然，从太阳表面及其大气中突然发出强烈的电磁辐射，并将血浆和精力充沛的颗粒喷射到行星间空间中。由于大型太阳耀斑可能导致影响地球的严重空间气象干扰，以减轻它们的影响力需要预测。然而，由于太阳耀斑的起始机制尚不清楚，到目前为止，大多数耀斑预测方法都依赖于经验方法。

由Kanya Kusano教授（Scale-Bearchenge Research研究所，名古屋大学学院主任）领导的研究团队最近成功地开发了第一家物理的模型，可以准确地预测迫在眉睫的大型太阳耀斑。这项工作于2020年7月31日在“科学”杂志上。

闪光预测的新方法，称为Kappa方案，基于“双电弧不稳定性”的理论，这是磁性重新连接触发的磁流动动力学（MHD）不稳定性。研究人员认为，磁场线的小规模重新连接可以形成双弧（M形）磁场，并触发太阳耀斑的开始（图1）。Kappa方案可以预测小磁性重新连接如何触发大型火炬以及如何发生大型太阳耀斑。

图2。太阳能表面上的磁场和最大的太阳耀斑（GESE X9.3）在2017年6月6日NOAA活动区（AR）12673中的太阳循环24期间最大的太阳耀斑（X9.3）。这是由HelioSeismic和磁性成像仪（HMI）和大气成像组件（AIA）在NASA的太阳能动力学天文台（SDO）卫星上观察到这一点。A：在11:45 ut的大耀斑上的磁场上的磁场。白色和黑色表示磁场沿着视线和朝向平面的磁场的强度。B：AR 12673中的垂直磁场的展开视图。白圈表示本研究预先预测了大耀斑的位置。黑色轮廓显示磁极性反转（PIL）。C：明亮的喇叭丝带在11:52 UT观察到SDO /AIA1600Å。图B和C基于Kusano等人的研究文件的图3。（2020年），发表于科学
。（由NASA / SDO提供AIA和HMI科学团队

使用NASA的太阳能动力学天文台（SDO）卫星获得的数据，在2008至2019年的太阳循环24期间在大约200个有源区测试预测模型。据证明，众多例外情况下，喀珀赛方案预测最迫在眉睫的太阳耀斑，以及它们将出现的精确位置（图2）。研究人员还发现新的参数 - 靠近太阳能表面上的磁极性反转线的“磁性扭转磁通密度” - 确定太阳耀斑可能发生的时间和地点，它们可能是多大的。

以前的耀斑预测方法依赖于实证关系，其中前一天的预测倾向于在第二天继续进入第二天，即使耀斑活动发生变化。相比之下，κ方案通过基于物理的方法预测大太阳耀斑，无论先前的耀斑活动如何。虽然在实时操作预测中实施方案需要更多的工作，但本研究表明，基于物理的方法可能开启闪光预测研究的新方向。

参考：2020年7月31日，科学社，草野宽弥，伊豆智也，Yumi Bamba和Satoshi Inoue撰写的“一种可以预测即将到来的太阳耀斑的基于物理学的方法”，科学。DOI：
10.1126 / science.aaz2511