استخدمت مجموعة من الباحثين الذكاء الاصطناعي لفرز ما يقرب من مليار صورة للشفق القطبي – الأضواء الشمالية – والتي يمكن أن تساعد الباحثين على فهم هذه الظاهرة الطبيعية الرائعة والتنبؤ بها في المستقبل.
طور الفريق خوارزمية جديدة لفرز أكثر من 706 مليون صورة للشفق القطبي في صور THEMIS للسماء بأكملها والتي تم التقاطها بين عامي 2008 و2022. قامت الخوارزمية بفرز الصور إلى ست فئات بناءً على خصائصها، مما يوضح فائدة برنامج لتصنيف مجموعات البيانات الجوية واسعة النطاق.
وقال جيريميا جونسون، الباحث في جامعة نيو هامبشاير: “تعد مجموعة البيانات الضخمة موردا قيما يمكن أن يساعد الباحثين على فهم كيفية تفاعل الرياح الشمسية مع الغلاف المغناطيسي للأرض، وهي الفقاعة الواقية التي تحمينا من الجسيمات المشحونة المتدفقة من الشمس”. والمؤلف الرئيسي للدراسة، في بيان جامعي. “ولكن حتى الآن، فإن حجمها الضخم يحد من مدى فعالية استخدامنا لتلك البيانات.”
بحث الفريق – نُشر الشهر الماضي في مجلة مجلة البحوث الجيوفيزيائية: التعلم الآلي والحوسبة– يصف خوارزمية تم تدريبها لتسمية مئات الملايين من صور الشفق القطبي تلقائيًا، مما قد يساعد العلماء على استكشاف الظاهرة الأثيرية بسرعة على نطاق واسع.
كان هناك الكثير من الشفق القطبي هذا العام، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الشمس في ذروة دورتها الشمسية. يتم تحديد ذروة الدورة الشمسية للشمس التي تبلغ 11 عامًا من خلال زيادة النشاط على سطح النجم، بما في ذلك انفجارات المواد الشمسية (انبعاثات الكتلة الإكليلية، أو CMEs)، والتوهجات الشمسية.
ترسل هذه الأحداث جسيمات مشحونة إلى الفضاء، وعندما تتفاعل تلك الجسيمات مع الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض، فإنها تسبب توهجًا أثيريًا في السماء: الشفق القطبي. يمكن للجسيمات أيضًا تعطيل الإلكترونيات وشبكات الطاقة على الأرض وفي الفضاء، لكننا نتحدث فقط عن الظواهر الطبيعية الجميلة في الوقت الحالي، وليس الفوضى القاسية التي يمكن أن يمطرها الطقس الفضائي على البشرية.
“يمكن لقاعدة البيانات المُصنفة أن تكشف عن مزيد من التبصر في ديناميكيات الشفق القطبي، ولكن على المستوى الأساسي للغاية، كنا نهدف إلى تنظيم قاعدة بيانات صور THEMIS لجميع السماء بحيث يمكن للباحثين استخدام الكمية الهائلة من البيانات التاريخية التي تحتويها بشكل أكثر فعالية وتوفير قال جونسون: “عينة كبيرة بما يكفي للدراسات المستقبلية”.
من الصعب التنبؤ بكثافة العواصف الشمسية لأن العلماء لا يستطيعون قياس الانفجارات الشمسية التي تأتي منها بدقة حتى تصبح الجسيمات في غضون ساعة من وصولها إلى الأرض.
قام الفريق بتصنيف مئات الملايين من الصور إلى ست فئات: قوسية، ومنتشرة، ومنفصلة، وغائمة، وقمرية، وشفق صافي/لا يوجد. قد يستفيد العلماء من مقارنة الشفق القطبي ببيانات الغلاف الجوي من وقت حدوث الشفق القطبي وربط الظاهرة بالحدث الشمسي الذي تسبب في النهاية في عرض الضوء.
إن الفهم الأفضل للمزيج الكيميائي للجسيمات الشمسية وتلك الموجودة في الغلاف الجوي للأرض سيساعد العلماء على تحديد أنواع الشفق القطبي التي تنشأ من كل سيناريو، والقدرة على استجواب مئات الملايين من الصور بسرعة (مقارنة بمعدل هذا العمل عندما يقوم به البشر). ) يمكن أن يكون نعمة لأبحاث الشفق القطبي.