2017年的日食預測顯示了我們仍然不知道的太陽

大多數人都在為去年的日全食做準備，包括追蹤防護眼鏡和預訂酒店，但Zoran Mikic和他的同事們還有另一項任務要做：準確預測這一驚人奇觀將會是什麼樣子。這是因為Mikic是預測性科學公司(Predictive Science Inc.)的一位太陽能科學家，該公司專門研究各種科學難題，包括模擬太陽。這包括在過去20年里做出十幾個日冕預測。總的來說這些預測顯示了超級強大電腦的崛起和科學家對太陽理解的提高。但這仍然不容易，團隊成員在8月27日發表的一篇新論文中反思了這一過程。

2017年日全食時，太陽日冕的高度細節圖像。圖片：Miloslav Druckmuller, Peter Aniol, Shadia Habbal, Zoran Mikic et al./Nature Astronomy

發現有時候我們比別人更成功，因為這是一件非常困難的事情。大多數情況下，親自做這件事，因為覺得這很有趣，可以把它和公眾的興奮感聯繫起來。日食期間日冕的出現是由太陽磁場的變化所形成，但這使得預測的時間變得很困難，因為唯一一顆提供磁場數據的衛星只能看到太陽朝向地球的一面。但是太陽和地球一樣，大約每27天自轉一次。這意味著，對於剛剛從地球上可見的太陽邊緣，科學家們大多必須依賴於在該區域消失之前獲取的舊數據。

你越想提前預測太陽會發生什麼，你就越需要依賴在太陽最後一次消失之前收集的數據。如果等待太久，那麼使用的磁場就太老了。但團隊還需要時間來運行複雜的計算機建模並分析結果。他們發現在日食發生前7到10天是預測日冕的最佳時間。這是在和時間做鬥爭，去年研究小組在8月15日左右預測了8月21日的日食。這一過程尤其令人擔憂，因為該團隊在2017年7月跟蹤了太陽的一些活躍區域。這些區域由太陽黑子連接，太陽黑子是磁場中相對較冷的結。

在預測開始到日食發生的幾天之間開始出現。Mikic說：我有點擔心這會打亂我們的預測(下個月這些太陽黑子最終產生了一些大得驚人的太陽耀斑)。這些太陽黑子並沒有因為它們的位置而成為問題。如果在我們看到的太陽表面，靠近圓盤中心的地方，它們不會影響到我們的四肢。如果有什麼東西發生在四肢之外，它不會對你在日食中看到的東西產生太大的影響。

但是團隊在創建了預測之後並沒有完成——他們還需要根據人們在eclipse中實際觀察到的情況來測試這個預測。通過與觀察結果的比較，可以了解到模型什麼時候失敗了，什麼地方可能出了問題。總的來說，他對團隊的預測相當滿意，儘管由於磁場數據太舊，漏掉了一個大的流光。當然，對數據的分析並不是Mikic第一次真正看到日食發生時的情況——他當時正在俄勒岡州的地面上參加這次大型活動。但當日食開始時，很難離開辦公室，米契克說：你腦子裡肯定有這個預言。首先，你必須快速調整你頭腦中的太陽方向，使其與模型的方式相匹配。

2017年日全食時，太陽日冕的高度細節圖像。圖片：Wendy Carlos and Jay Pasachoff, Zoran Mikic et al./Nature Astronomy

然後可以開始排列日冕中的特徵，特別是大的，尖頂的流帶，以及稱為日珥的小環。這個預測過程不僅僅是在天體表演開始前就能一探究竟，它也是科學家們用來檢驗他們對太陽活動了解程度的一個重要工具。這是對日冕整體環境的一種驗證，不僅僅是在樹枝上或面對地球的地方，而且這些模型會告訴你太陽各處發生了什麼，你不太可能把這件事的一部分做對，其餘的就不行，都是一樣的。

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