Прогнозите за времето са мощен инструмент. По време на сезона на ураганите, метеоролозите създават компютърни симулации, за да предскажат как се формират тези разрушителни бури и накъде могат да се насочат, което помага за предотвратяване на щети в крайбрежните общности. Когато става въпрос за прогнозиране на космическото време, създаването на тези симулации става малко по-сложно. За да се симулира космическото време, е необходимо да се включат Слънцето, планетите и огромното празно пространство между тях във виртуална среда, известна като симулационна кутия, където ще се извършват всички изчисления.

Космическото време е много различно от бурите, които наблюдаваме на Земята. Тези явления произтичат от Слънцето, което изхвърля изригвания на заредени частици и магнитни полета от повърхността си. Най-силните от тези събития са наречени интерпланетарни коронални масивни изригвания или CMEs, които пътуват със скорости, приближаващи 1,800 мили в секунда (2,897 километра в секунда). За сравнение, едно единствено CME може да премести маса материал, равна на всички Големи езера, от Ню Йорк до Лос Анджелис за по-малко от две секунди.

Когато тези CMEs ударят Земята, те могат да предизвикат геомагнитни бури, които се проявяват в небето като красиви аурори. Тези бури също могат да повредят ключова технологична инфраструктура, като например да нарушат потока на електрическа енергия в електрическата мрежа и да предизвикат прегряване и повреда на трансформатори. За по-добро разбиране на начина, по който тези бури могат да причинят толкова много хаос, нашият изследователски екип създаде симулации, които показват как бурите взаимодействат с естествения магнитен щит на Земята и предизвикват опасна геомагнитна активност.

В проучване, публикувано през октомври 2025 година в Астрономическия журнал (Astrophysical Journal), моделирахме един от източниците на тези геомагнитни бури: малки, подобни на торнадо вихри, образувани от изригване от Слънцето. Тези вихри се наричат магнитни флуксови въжета и сателити преди това бяха наблюдавали малки флуксови въжета, но нашата работа помогна да се открие как те се генерират.

Нашият екип започна това изследване през лятото на 2023 година, когато един от нас, експерт по космическото време, забеляза несъответствия в наблюденията на космическото време. Откритията показаха геомагнитни бури, възникващи по време на периоди, когато не бяха предсказани слънчеви изригвания. Озадачен, експертът искаше да разбере дали може да има космически метеорологични събития, които са по-малки от короналните масивни изригвания и не произлизат директно от слънчеви изригвания.

Един пример за такива по-малки космически метеорологични събития е магнитното флуксово въже — пакети от магнитни полета, обвити около себе си като въже. Неговото откритие в компютърни симулации на слънчеви изригвания би подсказало къде може да се формират тези космически метеорологични събития. За разлика от наблюденията със сателити, в симулациите можете да върнете времето назад или да проследите събитие нагоре по течението, за да видите откъде произлиза.

Така той попита другия автор, водещ експерт по симулации. Оказа се, че намирането на по-малки космически метеорологични събития не е толкова просто, колкото просто да симулирате голямо слънчево изригване и да оставите компютърния модел да работи достатъчно дълго, за да достигне до Земята. Настоящите компютърни симулации не са предназначени да разрешават тези по-малки събития. Вместо това те са проектирани да се фокусират върху големите слънчеви изригвания, защото те имат най-голямо влияние върху инфраструктурата на Земята.

Тази недостатъчност беше доста разочароваща. Беше все едно да се опитваш да предскажеш ураган с помощта на симулация, която показва само глобални метеорологични модели. Поради това не можехте да видите урагана в такава мащабност и напълно щяхте да го пропуснете. Тези симулации с по-голям мащаб са известни като глобални симулации. Те изучават как се формират слънчевите изригвания на повърхността на Слънцето и как пътуват през пространството.

Нашето търсене започна с усещането за лов на игла в сено. Разглеждахме стари глобални симулации, търсейки малък преходен обект — който би сигнализирал за флуксово въже — в пространство стотици пъти по-широко от самото Слънце. Първоначалното ни търсене не доведе до нищо. След това насочихме вниманието си към симулациите на събитие на слънчево изригване през май 2024 година. Този път специално разгледахме региона, където слънчевото изригване се сблъсква с тих поток от заредени частици и магнитни полета, наречен соларен вятър.

Там го намерихме: различна система от магнитни флуксови въжета. Въпреки това нашият ентусиазъм беше краткотраен. Не можехме да установим откъде идват тези флуксови въжета. Моделираните флуксови въжета също бяха твърде малки, за да оцелеят и в крайна сметка загинаха, тъй като станаха твърде малки за разрешаване с нашата симулационна решетка. Но това беше типът подсказка, от който се нуждаехме — наличието на флуксови въжета в местоположението, където слънчевото изригване се сблъска със соларния вятър.

За да решим проблема, решихме да преодолеем този пропуск и да създадем компютърен модел с по-фина решетка от предишните глобални симулации. Тъй като увеличаването на резолюцията в цялото пространство на симулацията би било непосилно скъпо, решихме да увеличим резолюцията само по траекторията на флуксовите въжета. Новите симулации вече можеха да разрешават характеристики, които обхващаха разстояния шест пъти по-големи от диаметъра на Земята.

След като проектирахме и тестваме решетката за симулация, дойде време да симулираме същото слънчево изригване, което доведе до образуването на тези флуксови въжета в по-малко фин модел. Искахме да проучим образуването на тези флуксови въжета и как те растат, променят форма и евентуално завършват в тясната клисура между Слънцето и Земята. Резултатите бяха удивителни.

Високата резолюция разкриваше, че флуксовите въжета са образувани, когато слънчевото изригване удари по-бавния соларен вятър пред него. Новите структури притежаваха невероятна сложност и сила, които продължаваха много по-дълго от очакваното. В метеорологични термини това беше все едно да наблюдаваш ураган, който ражда клъстери от торнадота. Открихме, че магнитните полета в тези вихри бяха достатъчно силни, за да предизвикат значителна геомагнитна буря и да причинят реални проблеми тук на Земята.

Но най-важното е, че симулациите потвърдиха наличието на космически метеорологични събития, които се формират локално в пространството между Слънцето и Земята. Следващата ни стъпка е да симулираме как такива подобни на торнадо характеристики в соларния вятър могат да повлияят на нашата планета и инфраструктура. Наблюдаването на образуването на тези флуксови въжета в симулацията толкова бързо и движението им към Земята беше вълнуващо, но и притеснително.

Вълнуващо е, защото това откритие би могло да ни помогне по-добре да планираме бъдещи екстремни космически метеорологични събития. В същото време е притеснително, защото тези флуксови въжета биха се появили само като малък сигнал в сегашните монитори за космическо време. Ще ни трябват множество сателити директно да видят тези флуксови въжета в по-големи детайли, така че учените да могат по-надеждно да предсказват дали, кога и в каква ориентация могат да повлияят на нашата планета и какъв може да бъде резултатът.

Добрата новина е, че учени и инженери разработват следващото поколение космически мисии, които биха могли да адресират този проблем.