科学家开发新的太空天气模型，以帮助模拟太阳风暴的磁结构

时间：2021-12-12 08:25:07 来源：

这些动画图像显示了CME从太阳喷出并穿越太空时的传播情况，将右侧的NASA和ESA实际SOHO卫星观测结果与左侧社区协调建模中心的新型CME建模工具进行的模拟进行了比较。。SOHO在2011年3月7日观察了此CME。

工程师将该模型作为其空间天气建模框架的一部分进行了开发，该模型是用于模拟CME（包括向公众开放的磁结构）的第一个“第一原理”模型。

围绕地球的动态空间环境（我们的宇航员和太空飞船穿越的空间）可能会被太阳的巨大太阳爆发震撼，这些太阳爆发将巨大的磁能云和等离子（带电粒子的热气体）喷入太空。这些太阳喷发的磁场很难预测，并且会与地球磁场相互作用，从而引起太空天气影响。

一种名为EEGGL的新工具-爆发事件发生器（吉布森和洛伊）的缩写，发音为“ eagle”-帮助绘制出这些磁性结构云的路径，称为日冕质量抛射或CME，它们到达地球之前。EEGGL是密歇根大学的一个团队开发的电晕，太阳的外部大气和行星际空间的更大模型的一部分。EEGGL专为模拟太阳风暴而建造，可帮助NASA研究CME如何穿越太空到达地球，以及到达时它将具有什么样的磁性结构。该模型由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的社区协调建模中心（CCMC）托管。

这种新模型被称为“第一原理”模型，因为其计算基于描述事件的基本物理学原理-在这种情况下，等离子体特性和磁自由能或电磁能指导CME在空间中的运动。

这类计算机模型可以帮助研究人员更好地理解太阳将如何影响近地空间，并有可能提高我们预测空间天气的能力，就像美国国家海洋与大气管理局所做的那样。

考虑到CME在太阳光照射下的磁性结构，可能标志着CME建模迈出了一大步。各种其他模型仅基于运动特性（即从航天器观测推断出的质量和初始速度）来启动CME。结合CME起始时的磁性，可以使科学家更好地了解CME的磁性结构，并最终了解该结构如何影响CME穿过太空的路径以及与地球磁场的相互作用-这是解决太阳动力学行为难题的重要组成部分。

该模型首先从航天器对CME的真实观测开始，包括火山爆发的初始速度和在太阳上的位置，然后根据电磁学的基本定律预测CME如何行进。最终，它返回一系列合成图像，这些图像看起来类似于从NASA和ESA的SOHO或NASA的STEREO进行的实际观测所产生的图像，它们模拟了CME在太空中的传播。

密歇根大学气候与空间科学与工程系的Tamas Gombosi领导的团队开发了该模型，并将其作为其空间天气建模框架的一部分，该框架也由CCMC托管。CCMC的所有空间天气模型都可根据要求通过研究人员和公众使用和研究。此外，EEGGL及其支持的模型是模拟CME（包括其向公众开放的磁结构）的第一个“第一原理”模型。

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