Прогноз полярного сияния NOAA: как его читать

Почти каждое приложение, сайт и публикация в соцсетях о полярном сиянии в конечном счёте цитируют NOAA. Центр прогнозирования космической погоды, входящий в Национальную метеорологическую службу США, открыто публикует данные о космической погоде, на которых строит свои продукты остальная отрасль. Поэтому о «прогнозе NOAA» говорят как об одном числе, хотя на самом деле это несколько продуктов, отвечающих на разные вопросы в разных временных масштабах. В этом руководстве объясняется, что представляет собой каждый из них и где заканчиваются его возможности. AuroraMe — независимый сервис, не связанный с NOAA и не одобренный этим ведомством.

Карта полярного сияния на 30 минут: OVATION

Изображение, которое большинство людей имеет в виду, говоря о «прогнозе полярного сияния NOAA», — это карта сияния на 30 минут. На ней показан смоделированный авроральный овал в обоих полушариях, окрашенный в соответствии с ожидаемой моделью интенсивностью сияния, а также линия, обозначающая, насколько далеко от полюса сияние может быть видно над горизонтом при ясном тёмном небе.

Карта строится на основе OVATION — эмпирической модели, которая преобразует текущие условия солнечного ветра в оценку мощности полярного сияния и мест его возникновения. Исходные данные измеряют космические аппараты в точке L1, примерно в 1.5 миллиона километров по направлению к Солнцу; солнечному ветру требуется около 30 to 90 минут, чтобы преодолеть это расстояние, и это время в пути определяет заблаговременность прогноза. NOAA назвала продукт по нижней границе этого диапазона и описывает его как прогноз на 30 to 90 минут.

Что показывает

• Расширяется ли сейчас овал в сторону более низких широт и с какой стороны планеты
• Примерную яркость сияния с точки зрения модели, которая соотносится с тем, насколько далеко к экватору его можно увидеть
• Немедленный ответ на вопрос «происходит ли что-нибудь прямо сейчас» — быстрее, чем это может показать любой трёхчасовой индекс

Чего карта не показывает

• Ясное ли у вас небо. Этот продукт не видит облаков, а облачность срывает попытки увидеть сияние чаще, чем низкий Kp.
• Темно ли там, где вы находитесь, и насколько лунный свет мешает разглядеть слабое сияние
• Ничего о времени суббурь. Овал становится ярче и тускнеет короткими всплесками, длящимися минуты; отдельный кадр — это снимок текущего момента, а не обещание на следующий час.

Используйте карту как прогноз текущего положения и силы сияния, а затем отдельно оцените местные условия — в нашем руководстве по слоям карты рассказывается, как читать слои облачности, темноты и светового загрязнения вместе с таким овалом.

3-дневный прогноз и обзор на 27 дней

3-дневный прогноз выпускается каждые 12 часов и предсказывает планетарный индекс K для каждого трёхчасового интервала в течение следующих трёх дней, а также вероятность геомагнитных бурь, радиопомех и событий, связанных с солнечной радиацией. Этот продукт следует использовать для планирования: только он среди продуктов NOAA позволяет понять, стоит ли рассчитывать на пятничную ночь.

Точность прогноза по своей природе неодинакова. Если прогноз учитывает уже наблюдаемое корональное выброс массы, он опирается на физические данные о том, когда возмущение должно прибыть; прогноз на несколько дней вперёд, когда в пути ничего нет, ближе к климатологической оценке. Считайте прогнозируемое значение Kp на завтрашнюю ночь реальным сигналом, а то же значение на третий день — лишь подсказкой. Отдельный прогноз на 27 дней основан на вращении Солнца: оно делает оборот примерно за 27 дней, поэтому область, где недавно происходили бури, может снова оказаться обращённой к Земле через месяц.

NOAA также выпускает сообщения о наблюдении, предупреждения и оповещения: сообщение о наблюдении — когда ожидается возмущение, предупреждение — когда оно кажется неизбежным, а оповещение — когда порог фактически превышен. Оповещения срабатывают, когда что-то действительно происходит.

Планетарный индекс K

Kp — это глобальный индекс геомагнитных возмущений по шкале от 0 до 9. Его рассчитывают по показаниям магнитометров сети наземных обсерваторий и публикуют для каждого трёхчасового интервала. Окончательный индекс рассчитывает и публикует GFZ в Германии; NOAA публикует оценочный планетарный индекс K почти в реальном времени, чтобы пользователям, работающим в оперативном режиме, не приходилось ждать окончательных значений.

Больше всего путаницы вызывают два свойства. Во-первых, индекс глобальный: это одно число для всей планеты, которое не позволяет отличить сияние над Аляской от сияния над Сибирью. Во-вторых, это среднее значение за три часа, поэтому резкая суббуря сглаживается до того же показателя, что и три спокойных часа. Kp характеризует планетарные возмущения; он никогда не предназначался для планирования вечера.

Чтобы получить ответ применительно к конкретному месту, нужно учитывать магнитную широту: чем дальше ваше местоположение от полюса в магнитном отношении, тем выше должен быть Kp, чтобы овал дошёл до вас. В нашем руководстве по индексу Kp разбирается шкала, а на странице текущего индекса Kp показано его текущее оценочное значение.

Шкала G

Шкалы космической погоды NOAA простым языком описывают последствия событий; геомагнитная шкала называется шкалой G. Она начинается с уровня, при котором Kp достигает порога бури, и включает пять ступеней.

При Kp ниже 5 уровень G не присваивается; условия считаются спокойными, неустойчивыми или активными. Эта шкала описывает воздействие на энергосети, спутники, навигацию и радиосвязь, поэтому её формулировки относятся к инфраструктуре, а не к пейзажу. Для наблюдателей за сиянием это краткая подсказка: предупреждение G3 означает, что овал должен дойти до средних широт. В нашем руководстве по геомагнитным бурям разбираются уровни; на странице текущей геомагнитной бури показаны текущие условия.

Солнечный ветер: скорость, плотность и Bz

В основе смоделированных продуктов лежат исходные измерения в точке L1: скорость солнечного ветра, плотность частиц, а также сила и направление межпланетного магнитного поля. Опытные наблюдатели в первую очередь проверяют его компоненту Bz: когда Bz направлена на юг, энергия гораздо легче проникает в магнитосферу; поэтому медленный поток с сильно направленной на юг Bz эффективнее быстрого потока без такого условия.

Чтобы подробнее разобраться в этой компоненте, единицах измерения, сроках и ограничениях, прочитайте Bz и полярное сияние: как читать данные о солнечном ветре.

Как читать прогноз NOAA для своего местоположения

На практике можно действовать так:

• За несколько дней: проверьте 3-дневный прогноз: прогнозируемый Kp должен превышать порог для вашего местоположения; также проверьте, нет ли предупреждения о буре.
• В сам вечер: проверьте оценочный планетарный индекс K, чтобы узнать, что было измерено на самом деле, а также данные о солнечном ветре — направлена ли Bz на юг.
• Прямо сейчас: проверьте карту на 30 минут, чтобы узнать, где находится овал и насколько далеко к экватору сместилась линия видимости.
• Затем самостоятельно оцените местные условия: ваша магнитная широта определяет необходимый Kp, а облачность, темнота и Луна — принесёт ли этот Kp пользу.

Последний шаг NOAA не выполняет, потому что это не входит в задачи ведомства. Его автоматизирует AuroraMe: геомагнитная активность, облачность, фаза Луны, период темноты, качество неба и магнитная широта объединяются в один ответ для вашего местоположения вместо набора глобальных карт. Исходные данные описаны на нашей странице методологии; текущие данные можно посмотреть в трекере полярного сияния.

Часто задаваемые вопросы

Что такое прогноз полярного сияния NOAA?

Это не один продукт, а целый набор продуктов Центра прогнозирования космической погоды NOAA. Самый известный из них — 30-минутная карта полярных сияний, созданная с помощью модели OVATION, которая оценивает текущее и ближайшее положение аврорального овала. В набор также входят 3-дневный прогноз планетарного индекса K, оценочный планетарный индекс K, показания солнечного ветра в реальном времени и шкала геомагнитных бурь от G1 до G5.

Почему карта полярного сияния NOAA показывает прогноз только на 30 to 90 минут вперёд?

Потому что модель использует данные солнечного ветра, измеряемого перед Землёй. Космические аппараты в точке L1 находятся примерно в 1.5 миллиона километров по направлению к Солнцу, поэтому измеренная ими плазма достигает Земли примерно через 30–90 минут — в зависимости от скорости. Это время в пути и определяет естественную заблаговременность текущего прогноза, основанного на таких измерениях. Поэтому NOAA описывает этот продукт как прогноз на 30–90 минут, хотя его название указывает на нижнюю границу диапазона. 3-дневный прогноз и предупреждения о бурях используют другие исходные данные и сопровождаются большей неопределённостью.

Означает ли высокий Kp в прогнозе NOAA, что я увижу полярное сияние?

Нет. Kp измеряет глобальные геомагнитные возмущения и ничего не говорит о состоянии неба над вами. Достаточно ли будет конкретного значения Kp, зависит от четырёх местных условий: магнитной широты, облачности, темноты и количества лунного света. При Kp 5 ночь в Тромсё может быть захватывающей, а в Лондоне сияние будет совершенно не видно. Продукты NOAA не пытаются ответить на этот вопрос для конкретного адреса.

Чем индекс Kp отличается от шкалы G?

Это две шкалы для одного и того же возмущения. Индекс Kp принимает значения от 0 до 9 и рассчитывается на основе наблюдений магнитометров. Шкала NOAA G оценивает бури по пяти ступеням, начиная с Kp 5: G1 — слабая при Kp 5, G2 — умеренная при Kp 6, G3 — сильная при Kp 7, G4 — очень сильная при Kp 8, G5 — экстремальная при Kp 9. При Kp ниже 5 уровень G не присваивается.

Связана ли AuroraMe с NOAA?

Нет. AuroraMe — независимое приложение. Оно использует общедоступные данные о космической погоде, публикуемые Центром прогнозирования космической погоды NOAA, и объединяет их с данными об облачности, Луне, темноте, качестве неба и вашей магнитной широте, чтобы сформировать ответ для конкретного местоположения. NOAA ничего из изложенного здесь не одобряет; официальные продукты ведомства остаются авторитетным источником.

Источники

• NOAA SWPC — прогноз сияния на 30 минут — карта модели OVATION для обоих полушарий
• NOAA SWPC — прогноз на 3 дня — прогноз Kp для трёхчасовых интервалов, выпускается каждые 12 часов
• NOAA SWPC — планетарный индекс K — оценочный планетарный индекс K почти в реальном времени
• NOAA SWPC — шкалы космической погоды — шкалы G, S и R и значение каждого уровня
• NOAA SWPC — солнечный ветер в реальном времени — скорость, плотность и межпланетное магнитное поле по данным точки L1
• GFZ — индекс Kp — институт, который рассчитывает и публикует окончательный индекс Kp
• NASA — полярные сияния — справочная информация о солнечном ветре, магнитосфере и излучении полярных сияний