Разработка ученых Пермского Политеха обеспечит точное прогнозирование солнечной активности на 11 лет вперед

Фото: Георгий Ташкинов
Фото: pstu.ru
Фото: Георгий Ташкинов

Происходящие на Солнце процессы напрямую влияют на современные технологии, инфраструктуру, климат на Земле и самочувствие человека. Солнечные вспышки, коронарные выбросы и другие явления могут вызывать геомагнитные бури, нарушать работу космических спутников, телекоммуникаций и энергосетей. Необходимо отслеживать и прогнозировать солнечную активность, чтобы защитить критически важные объекты и улучшить понимание фундаментальных процессов, происходящих как на самом Солнце, так и в космосе в целом. Команда ученых Пермского Политеха и учеников Политехнической школы представили инновационную модель, которая, в отличие от текущих возможностей, способна предсказывать солнечную активность на 11 лет вперед. Этот прорыв имеет важное значение для стабильной работы космических технологий, энергосистем и проведения более точных климатических исследований.

Работа  выполнена в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030». 

Солнечные вспышки, пятна и выбросы корональной массы (выбросы плазмы и магнитного поля из короны Солнца) генерируют мощные потоки заряженных частиц, которые взаимодействуют с магнитосферой Земли, вызывая геомагнитные бури. Эти явления могут нарушать работу спутников, телекоммуникаций, энергосистем, а также влиять на авиационные маршруты, проходящие через полярные регионы. Кроме того, солнечное излучение и ветер оказывают долгосрочное воздействие на атмосферу и магнитосферу планеты.

С помощью специальных моделей, которые учитывают динамические процессы внутри Солнца, специалисты составляют прогнозы о будущих всплесках солнечной активности. Зная о них заранее, можно планировать мероприятия по защите технологий, зависящих от космической погоды, корректировать траектории спутников и предупреждать авиакомпании о возможных рисках.

Существует много современных моделей, однако большинство из них  способны давать прогнозы только на короткие сроки —  на 6 часов вперед, 2-4 недели или 6 месяцев. Они не учитывают сложные физические процессы внутри Солнца, такие как сложное движение плазмы, конвекция и механизмы генерации магнитного поля, то есть все процессы, связанные с плазмой, появлением и преобразованием магнитных полей. Это приводит к неточностям в прогнозах, особенно на длительные периоды. 

Ученые ПНИПУ представили собственную модель, основанную на теории солнечного динамо, которая учитывает эволюцию магнитных полей на Солнце. Это позволит увеличить срок прогнозирования, обеспечив более точные и надежные данные для планирования.

—  Солнце —  это не твердое тело, оно состоит из раскаленной плазмы, которая может двигаться относительно других слоев и областей. За счет этого движения формируются и поддерживаются магнитные поля. Они, в свою очередь, постоянно меняются, вращаясь и растягиваясь то вдоль экватора солнца, то поперек. Весь этот процесс называется солнечным динамо, который примерно каждые 11 лет обеспечивает циклическое образование, усиление и смену магнитного поля, а также воздействует на появление пятен и вспышек на Солнце. Наша модель построена на уравнениях, которые описывают эти процессы и тем самым позволяют воспроизвести этот 11-летний солнечный цикл, обеспечивая долгосрочный и точный прогноз, —  объясняет  Георгий Ташкинов , научный руководитель проекта , магистрант кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» ПНИПУ , лаборант ИМСС  УрО РАН .

Эффективность модели ученые доказали, сравнив полученные с ее помощью результаты с известными данными за последние несколько периодов прогнозирования (40-50 лет). Выявленная схожесть в построенных графиках достигает свыше 90% и позволяет утверждать о способности разработки создавать достоверные прогнозы на следующие 11 лет.

По словам разработчиков, новый продукт обеспечивает более точные и надежные данные для планирования, по сравнению с популярными зарубежными аналогами.

—  Успешное применение нашей модели динамо, воспроизводящей тонкие свойства фазы основного солнечного цикла, —  это важный шаг к построению надежного прогноза солнечной активности. Следующим этапом станет внедрение нейросетей нового поколения —  Physics-Informed  Neural  Networks. В отличие от обычных нейросетей, которые учатся на данных, эти «нейросети-физики» будут основываться на фундаментальных уравнениях магнитной гидродинамики, описывающих процессы внутри Солнца. Это позволит создавать модели прогнозирования, которые не просто статистически точны, но и физически осмысленны. Мы ожидаем, что такой подход значительно повысит достоверность средне и долгосрочных прогнозов и даст нам более глубокое понимание физики солнечного динамо, —  поделился Родион Степанов , профессор кафедры  «Математическое моделирование систем и процессов» ПНИПУ , ведущий научный сотрудник  ИМСС УрО РАН , доктор физико-математических наук .

Модель ученых Пермского Политеха полностью готова к использованию в научных и прикладных задачах и будет полезна для своевременного повышения безопасности и стабильности работы космических и наземных систем, зависящих от космической погоды. 


Новости соседних регионов по теме:

Ее мощность будет соответствовать уровню G1 Магнитная буря обрушится на Землю 10–11 июня, следует из прогноза Лаборатории солнечной астрономии ИКИ и ИСЗФ.
10:28 05.07.2025 ИА Амител - Барнаул
Колебания в магнитосфере начнутся с 7 июля По данным Института космических исследований РАН и Института солнечно-земной физики РАН, июль начнется спокойно, а уже потом ожидается несколько магнитных бурь.
12:35 05.07.2025 Якутское-Cаха ИА - Якутск
Фото: Arina Rumjantseva/Космическая погода - XRAS.RU 3 июля 2025 года геофизики зафиксировали на Солнце новые выбросы гигантских протуберанцев.
10:21 04.07.2025 Тверские ведомости - Тверь
Ученые РАН: Новые выбросы гигантских протуберанцев с Солнца произошли 3 июля Фото: freepik.com После недавних небольших возмущений, вызванных выбросом Солнцем двух крупных сгустков плазмы,
08:55 04.07.2025 Regions.Ru - Ступино
Ученые дали прогноз магнитных бурь на 4 июля 2025 года в Ростовской области 4 июля в Ростовской области не стоит ждать спокойной магнитосферы.
02:17 04.07.2025 RostovGazeta.Ru - Ростов-на-Дону
Новые выбросы гигантских протуберанцев произошли на Солнце в четверг, на геомагнитной и радиационной обстановке на Земле это никак не скажется, сообщили в Лаборатории солнечной астрономии ИКИ РАН.
19:54 03.07.2025 Pln-Pskov.Ru - Псков
Профессор кафедры астрономии и космической геодезии Института физики, научный руководитель Астрономической обсерватории им.
18:30 03.07.2025 КФУ - Казань
Скажется ли это на нашей планете? В Лаборатории солнечной астрономии сообщили, что 3 июля на Солнце произошёл выброс двух гигантских протуберанцев.
18:25 03.07.2025 ОКА-ФМ - Серпухов
Несмотря на рост плотности межпланетного газа и активность на Солнце, последние сутки обошлись без значительных вспышек По данным Лаборатории солнечной астрономии ИКИ и ИСЗФ РАН , 3 июля на Земле началась магнитная буря,
18:21 03.07.2025 Online47.Ru - ЛенОбласть
Новые выбросы гигантских протуберанцев произошли на Солнце. Об этом сообщает Лаборатория солнечной астрономии ИКИ РАН.
17:48 03.07.2025 ИА Общественная служба новостей - Москва
Фото: Михаил Ступин Синхронно с левого и правого краев Солнца в космос 3 июля улетела пара огромных протуберанцев.
15:54 03.07.2025 Кубанские Новости - Краснодар
Составлен прогноз геомагнитной активности на июль 2025 года Фото: livescience.com В июле геомагнитное поле Земли не готовит особых сюрпризов, однако не обойдется и без небольших потрясений.
13:57 03.07.2025 Hibiny.Com - Мурманск
Геомагнитная обстановка на Земле ухудшится 3 июля из-за солнечных выбросов, произошедших 28–29 июня.
09:43 03.07.2025 Stolica58.Ru - Пенза
Магнитное поле Земли готовится к возмущениям Фото: Freepik.com Автор: Владимир Острогожский Сегодня, согласно прогнозам мировых центров мониторинга, ожидается возмущение геомагнитного поля.
13:34 02.07.2025 Regions.Ru - Реутов
 
По теме
 В рамках празднования 30-летия Пермского филиала Президентской академии состоялось вручение благодарственных писем сотрудникам, внёсшим значительный вклад в становление и развитие филиала.
Дорогие друзья! Приглашаем вас провести воскресенье 11 октября в уютных залах «Кузьминки»!