91��ý

Современное развитие науки открывает новые возможности для исследования космической физики и околоземного пространства. Изменение солнечной активности, корональные выбросы массы и динамика солнечного ветра оказывают существенное влияние на магнитосферную систему Земли. Исследования в этой области важны для прогнозирования космической погоды, обеспечения радиационной безопасности и понимания физической природы геомагнитных явлений.

Научный проект, реализуемый учёными Казахского национального университета имени аль-Фараби, направлен на изучение взаимодействия магнитосферы Земли с плазмой солнечного ветра посредством численного моделирования. Основная цель проекта — разработка имитационной модели, позволяющей прогнозировать динамику геомагнитного поля при воздействии различных типов корональных выбросов массы Солнца.

В настоящее время в прогнозировании космической погоды часто используются полуэмпирические модели. Несмотря на длительное развитие и высокую точность прогнозов, такие модели имеют ограниченные возможности для полного понимания внутренних физических механизмов происходящих процессов. Поэтому данное исследование ориентировано на создание модели, основанной на описании реальных физических процессов.

В рамках проекта рассматривается динамика потоков протонов и электронов, входящих в состав солнечного ветра. Корональные выбросы массы, возникающие на поверхности Солнца, формируют плазменные облака с различными параметрами скорости и плотности. При достижении магнитосферы Земли такие плазменные структуры способны изменять форму магнитного поля и приводить к возникновению магнитных бурь.

Научная новизна проекта заключается в возможности комплексного численного исследования динамики радиационных поясов при различных сценариях солнечной активности. Полученные результаты позволят глубже понять физические механизмы движения заряженных частиц в околоземном космическом пространстве.

Моделирование основано на методе particle-in-cell, который позволяет рассматривать движение заряженных частиц во взаимосвязи с электромагнитными полями. Расчёты выполняются в трёхмерном пространстве, охватывающем область от 10 до 100 радиусов Земли.

Для систематизации параметров солнечного ветра используются данные международных космических обсерваторий. Информация, полученная от космических аппаратов ACE, SOHO и SDO, позволяет формировать типовые динамические портреты корональных выбросов массы.

Практическая значимость проекта заключается в возможности использования разрабатываемой модели в системах прогнозирования космической погоды. Это способствует развитию научно-технологического потенциала Казахстана в области космических исследований.

В ходе исследования анализируются суточные изменения геомагнитного поля, динамика плотности частиц в радиационных поясах и процессы, связанные с солнечной активностью. Особое внимание уделяется формированию магнитосферных ударных волн, движению заряженных частиц в полярных регионах и градиентам электрического поля.

Результаты проекта имеют международное научное значение. Планируется публикация нескольких статей в рецензируемых журналах, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus.

Проект реализуется научными сотрудниками Казахского национального университета имени аль-Фараби и способствует подготовке молодых научных кадров. В рамках исследования предусмотрена подготовка и защита диссертации PhD.

Исследовательская работа проводится в период с 2025 по 2027 год. В течение трёх лет будет выполняться поэтапная проверка точности модели с использованием высокопроизводительных вычислительных систем.

Социально-экономическая значимость проекта связана с возможностью прогнозирования геомагнитных явлений, которые могут влиять на энергетические системы, линии связи и космические технологии. Научно обоснованные модели позволяют снизить потенциальные риски, связанные с высокой солнечной активностью.

Проект направлен на развитие космической физики в Казахстане, расширение международного научного сотрудничества и внедрение современных вычислительных технологий.

В целом данное исследование способствует формированию нового уровня изучения околоземного космического пространства, углублению понимания физики солнечно-земных связей и повышению международного научного авторитета казахстанской науки.