Вікно у космос закрили. Чому?

  

 

  

Вигляд магнітосфери Землі моделі BATS-R-US це красива кольорова картинка, а якщо ти кожен день бачиш магнітосферу і вже розумієш деталі, бачиш що відбувається у космосі. І так триває коло 14 років. Магнітосфера вже як рідна дитина.

Але за останні кілька років багато урядових агентств США (NASA, NOAA) оновили свої інтерфейси до більш сучасних, але часто менш «візуальних» або спрощених розкладів.

Сидиш і гадаєш, за що така кара небесна на цю модель? А може хтось вирішив позбавити цікавих громадян красивої іграшки? Так же ні, модель багатофункціональна. У нас відняли власне космічне око, отже чекаємо космічних метаморфоз.

Модель BATS-R-US (Block-Adaptive-Tree Solar-wind Roe-type Upwind Scheme) — це передова тривимірна магнітогідродинамічна (МГД) модель, за десятки років розроблена в Університеті Мічигану. Вона є основним компонентом (глобальною магнітосферною моделлю) у ширшому інструментарії — Space Weather Modeling Framework (SWMF).

1. Основна сфера застосування: Прогнозування космічної погоди BATS-R-US використовується для моделювання того, як сонячний вітер взаємодіє з магнітним полем Землі. 

• Прогнозування магнітних бур: Модель обробляє дані із супутників (наприклад, ACE або DSCOVR) про сонячний вітер і прогнозує, коли і з якою силою ударна хвиля досягне Землі.

• Аналіз ГІС (Геомагнітно-індукованих струмів): Розраховує зміни магнітного поля, які можуть спричинити збої в електромережах, трубопроводах та супутниковому зв'язку. 

2. Як це працює (технічно) 

• Адаптивна сітка (AMR): Модель автоматично збільшує роздільну здатність (кількість сіткових блоків) у важливих областях (наприклад, на межі магнітосфери — магнітопаузі) і зменшує її там, де це не потрібно. Це економить обчислювальні ресурси.

• Вхідні дані: Щільність, швидкість, температура та магнітне поле сонячного вітру.

• Комплексна фізика: BATS-R-US може вирішувати не тільки "ідеальні" МГД рівняння, а й враховувати ефекти Холла, багатокомпонентну плазму (мультифлюїдність) та анізотропний тиск. 

3. Застосування в SWMF (Sun-to-Earth) 

BATS-R-US не працює ізольовано. У складі SWMF вона "спілкується" з іншими моделями: 

• З'єднання з іоносферою: BATS-R-US передає дані про струми на іоносферну модель, яка розраховує провідність і повертає потенціал, що впливає на магнітосферу.

• З'єднання з кільцевим струмом (RCM): Для більш точного моделювання радіаційних поясів. 

4. Дослідницькі цілі

• Вивчення магнітосфер: Моделювання не тільки Землі, а й Меркурія, Юпітера, Сатурна, а також комет.

• Аналіз історичних подій: Науковці запускають модель "назад у часі", щоб зрозуміти, чому сталася певна велика геомагнітна буря.

5. Де використовується 

• CCMC (Community Coordinated Modeling Center) при NASA: Використовує BATS-R-US для надання прогнозів у реальному часі.

• NOAA (Space Weather Prediction Center): Для оперативного прогнозування.

• Університети та дослідницькі центри: Для теоретичних досліджень плазми. 

Резюме: BATS-R-US — це "двигун" для моделювання взаємодії Сонця і Землі, який перетворює сирі сонячні дані на реалістичну 3D-картину магнітного поля, допомагаючи захистити технології від космічних штормів.

1. BATS-R-US (Блочна адаптивна деревоподібна схема сонячно-вітрового руху Roe Upwind Scheme). Тривимірна магнітогідродинамічна (МГД) модель магнітосфери Землі, яка розв'язує рівняння у формі скінченного об'єму за допомогою адаптивної сітки, що складається з прямокутних блоків, розташованих з різним ступенем просторової деталізації. Розроблено і доведено до використання Тамасом І. Гомбосі, Центр моделювання космічного середовища, Мічиганський університет.

2. Серцем фреймворку є універсальний, високопродуктивний, узагальнений магнітогідродинамічний код BATS-R-US з адаптивним уточненням сітки, який можна налаштувати для розв'язання керівних рівнянь ідеальної та резистивної МГД, напіврелятивістських, анізотропних, холлівських, багатовидових та багаторідинних розширених магнітофлюїдних рівнянь (XMHD) та ненейтральної багаторідинної плазми. BATS-R-US використовується для моделювання кількох фізичних областей, а його висока ефективність (швидша, ніж у реальному часі) є вирішальною для успіху фреймворку.

3. Конфігурація SWMF/Геопростору поєднує модель Глобальної магнітосфери (GM), засновану на BATS-R-US, з моделлю іоносферної електродинаміки (IE) (модель іоносфери Рідлі, RIM) та моделлю внутрішньої магнітосфери (IM) ( модель конвекції Райса , RCM).

Ось основні місця, де зараз можна знайти подібні дані та візуалізації. Раптом станеться диво і модель BATS-R-US запрацює? CCMC (Community Coordinated Modeling Center) 

Це першоджерело пошуку. Хоча прямий доступ до старих «живих» стрічок іноді змінюється, ви все ще можете запитувати розрахунки (Runs on Request) або дивитися поточні результати.

ISWA (Integrated Space Weather Analysis System) Це найпотужніший інструмент від NASA для моніторингу. Він виглядає як робочий стіл диспетчера, куди можна додавати різні «циферблати» та графіки.

https://iswa.ccmc.gsfc.nasa.gov/IswaSystemWebApp/

Що шукати: У меню виберіть Magnetosphere -> Model Data. Там є вкладки з моделлю BATS-R-US, яка буде виглядати практично один-в-один як на скрині.

Чому вид став «простіше» на інших сайтах? і зрозуміліше звичайному користувачеві. Старий вид з силовими лініями (IMF, Closed, Polar Cap) вимагає більше обчислювальних потужностей для відтворення в реальному часі. Як знайти «той самий» графік. Якщо вам потрібен саме оперативний моніторинг у старому стилі, спробуйте зайти в iSWA Cygnet Catalog. «Cygnet» під номером 301 або 302 (зазвичай це і є 2D розрізи щільності магнітосфери).