NASA сообщила о разработке модели машинного обучения, способной предсказывать появление активных областей на Солнце за 12 часов до того, как они станут видимыми. Такой прогноз может дополнить существующие методы оценки космической погоды и помочь заранее предупреждать об опасных солнечных вспышках и выбросах корональной массы.
Как работает модель
Активные области связаны с сильными концентрациями магнитных полей, которые прорываются через поверхность Солнца и образуют солнечные пятна. Именно эти области становятся источниками наиболее мощных проявлений космической погоды — вспышек и выбросов корональной массы, способных угрожать астронавтам, нарушать работу спутников и радиосвязи.
Разработкой занималась команда астрофизиков и специалистов по анализу данных из Нью-Джерсийского технологического института, Принстонского университета и исследовательского центра NASA имени Эймса. Учёные использовали данные солнечной обсерватории Solar Dynamics Observatory и вычислительные ресурсы NASA Ames.
Модель построена на архитектуре sliding-window transformer, предназначенной для анализа очень длинных последовательностей данных. Она перемещает фиксированное «окно» по временной шкале наблюдений, уделяя больше внимания недавним изменениям, но сохраняя информацию об общей динамике. Благодаря этому алгоритм ищет едва заметные изменения акустической активности и магнитного поля Солнца, которые возникают ещё до выхода активной области на поверхность.
«Мы не можем напрямую увидеть магнитную структуру, пока она поднимается через недра Солнца. Поэтому приходится искать косвенные эффекты — очень небольшие изменения магнитного поля и картину акустических волн, постоянно проходящих через Солнце», — пояснил соисследователь COFFIES Александр Косовичев из Нью-Джерсийского технологического института. По его словам, разработанная техника распознаёт предвестники активной области по небольшому изменению «ритма» в очень шумной среде.
Дополнение к действующим прогнозам
Сейчас специалисты Центра прогнозирования космической погоды NOAA и ВВС США наблюдают за уже видимыми активными областями, анализируют их характеристики и оценивают вероятность вспышек. Новый подход позволяет прогнозировать примерное расположение областей ещё до появления солнечных пятен, в том числе получать дополнительные сведения об областях на дальней стороне Солнца.
Модель пока не готова к оперативному прогнозированию в реальном времени. Команда планирует проверить её на значительно большем числе известных солнечных событий и доработать алгоритм.
NASA и NOAA рассматривают возможность интеграции подобных исследовательских методов в инструменты мониторинга космической погоды. По словам заместителя директора Moon to Mars Space Weather Analysis Office Микеланджело Романо, модель COFFIES в перспективе может помочь предсказывать появление сложных активных областей, связанных с опасными вспышками и выбросами корональной массы. Это дало бы дополнительное время для предупреждения специалистов, отвечающих за безопасность астронавтов и оборудования на МКС, в лунных миссиях Artemis и будущих проектах лунной базы.
