3D模拟展示太阳表层湍流流动的演变

科技   2024-11-25 19:59   陕西  

该模拟以3D形式显示了太阳上层湍流流动的演变。图中更饱和且明亮的红色区域代表最强烈的向上或向下的扭曲运动;透明区域则表示只有相对缓慢的向上流动,几乎没有扭曲。
Credit:NASA/伊琳娜·基提亚什维利与蒂莫西·A·桑德斯特罗姆

NASA的超级计算机正揭示太阳一些最复杂行为的成因。通过目前正在观测太阳的多颗活跃卫星的数据,研究人员以前所未有的方式探索太阳的动态。

动画展示了太阳内部层的湍流运动强度,材料在向大气扭曲时的表现,犹如沸腾的水锅或群鱼翻涌的景象,物质或冒出表面,或下潜到更深层。

“我们的模拟采用一种称为‘现实主义’的方法,这意味着我们将迄今为止对太阳等离子体的所有已知信息纳入其中,以重现NASA太空任务中观测到的各种现象,”加州硅谷NASA艾姆斯研究中心的科学家伊琳娜·基提亚什维利(Irina Kitiashvili)说道,她是这项研究的主要领导者之一。

借助现代计算能力,研究团队首次成功再现了NASA太阳动力学观测台(SDO)观测到的太阳次表层的细微结构。

“目前,由于复杂性,我们还没有能力创建整个太阳的全球性现实模型,”基提亚什维利说道。“因此,我们创建了较小区域或层的模型,这些模型可以展示太阳表面和大气的结构,比如冲击波或仅几英里大小的龙卷风状特征;这是任何单一航天器都无法解析的细节。”

科学家们正努力更好地理解太阳及其活动模式的驱动力。太阳与地球之间的连接和相互作用决定了季节、洋流、天气、气候、辐射带、极光等许多现象。空间天气预报对支持NASA阿耳忒弥斯(Artemis)计划的航天器与宇航员探索太空至关重要。研究这一空间环境对于理解和减轻宇航员暴露于太空辐射的风险,以及保护我们的航天器和仪器安全,都是重要的一环。

这一年对我们的“特别之星”来说意义非凡,发生了环形日食、全日食,以及太阳达到其太阳活动极大期等事件。2024年12月,NASA的帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)任务将迎来史上最近一次接近太阳的时刻,再次刷新人类制造物体接近太阳的纪录。这一任务正帮助研究人员直接从源头了解空间天气。———NASA科学家 伊琳娜·基提亚什维利(Irina Kitiashvili)

“太阳总是在不断地让我们惊喜,”基提亚什维利说道。“我们期待着太阳将会‘策划’怎样令人兴奋的事件。”

这些模拟是在NASA艾姆斯研究中心的NASA高级超级计算设施(Pleiades超级计算机)上运行数周完成的,生成了数万亿字节的数据。

NASA在2024年11月17日至22日在佐治亚州亚特兰大举办的国际超级计算大会(SC24)上展示该机构的29项计算成就。


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参考

https://www.nasa.gov/general/ready-set-action-our-sun-is-the-star-in-dazzling-simulation/

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