Ещё полторы сотни лет назад человечество сообразило, что если Солнце пошло пятнами, значит, жди спецэффектов — историческое «Событие Кэррингтона», когда из-за мощнейшей солнечной бури по всей планете взбеленился телеграф, до сих пор поминают со страхом и трепетом.
Сегодня Солнце находится под пристальнейшим наблюдением: в начале этого года, например, два спутника-близнеца STEREO расположились на орбите Земли так, чтобы наблюдать Солнце одновременно с обеих сторон, получая изображения всей его поверхности в любой момент времени.
Кроме того, над экватором Земли на геостационарной орбите расположился спутник NASA Solar Dynamics Observatory (SDO), который практически перманентно держит под наблюдением наше светило, изучая метаморфозы его поверхности.
И это лишь немногие из «наблюдательных постов», чья цель — не только изучать загадочные процессы на поверхности ближайшей к нам звезды, но и предупреждать о возможных её «капризах», которые дорого могут обойтись орбитальным и наземным коммуникациям.
Увы, одно дело — наблюдать, другое — со сколько-нибудь высокой степенью надёжности предсказывать вспышки и выбросы вещества, направленные в нашу сторону (то есть представляющие в теории серьёзную опасность). Телескопы и орбитальные обсерватории предоставляют такое изобилие данных, что анализировать их оказывается очень сложно.
И вот астрономы Пет Мартенс и Джеймс Макатир, сотрудники Университета штата Монтана в Боузмене и Университета Нью-Мехико в Лас-Крусес соответственно, разрабатывают алгоритмы, которые позволят более-менее автоматизировать процесс анализа данных, поступающих конкретно со спутника SDO, — а это до 1,5 терабайт в день. SDO фотографирует Солнце в десяти разных волновых диапазонах, присылая набор фотографий каждые 12 секунд.
Соответственно программа, которую разрабатывают в Montana State Universtity, призвана очень-очень быстро «шерстить» эти терабайты снимков, выискивая в них признаки «надвигающейся беды» — изменений на поверхности, знаменующих скорые всплески.
Мартенс и Макатир написали 15 программ, которые позволяют, используя различные методы распознавания изображений, выявлять «подозрительные» преобразования на Солнце, в том числе солнечные пятна и окружающие их волокна «холодной» плазмы; чем больше таких волокон, тем выше вероятность выброса коронального вещества.
Однако 15 различных программ — это не то, что исследователи хотят получить в итоге. Поэтому их новая разработка использует совсем иной метод, сходный с тем, который медики используют для раннего выявления рака груди у женщин.
Снимок разрешением в 1,6 мегапикселя разбивается на 1024 блока, для каждого из которых ПО высчитывает значения различных математических параметров — таких, как энтропия, в частности.
Тем самым изображение преобразуется в набор чисел. В медицине такой метод позволяет выявлять новообразования в живой ткани, характерные для различного типа опухолей.
Мартенс и его коллеги используют эту программу для выявления характерных особенностей солнечных пятен, волокон и других явлений, в том числе до сих пор не замечавшихся.
В будущем планируется запуск более мощных солнечных обсерваторий, которые будут генерировать ещё большие объёмы графических данных, так что автоматизация их анализа окажется ещё более востребованной, чем сейчас.