Краткосрочные стратегии финансирования представляют собой серьезную проблему для таких программ, как изучение солнечной активности, в которых наблюдения и анализ длятся десятилетиями или даже дольше.
Cолнечная активность возрастает и убывает в пределах 10-11-летнего цикла; это знание сегодня общедоступно. Однако, мы знаем это только благодаря существующим долговременным записям наблюдений. Благодаря этим записям, мы знаем также о свойствах солнечных циклов увеличиваться в пределах 100 лет и даже дольше. Таким образом, некоторым из важнейших процессов на Солнце необходимы десятилетия, если не века, чтобы проявить себя.
Такие длительные временные рамки означают, что некоторые вопросы остаются нерешенными, или даже незамеченными, в то время, как данные уже получены. Регулярные мониторинговые наблюдения солнечной активности, программы, длящиеся много лет, дают возможность решить эти вопросы в будущем.
Однако, современные схемы финансирования исследований стремятся сфокусироваться на быстродостижимых исследовательских целях. Финансирующие агентства и Национальные Академии делают акцент на коротких грантах, длящихся 3-5 лет, как на первостепенных способах финансирования научных исследований, длительность которых слишком коротка для того, чтобы поддерживать жизнеспособность регулярных мониторинговых программ.
Как переломить эту тенденцию, чтобы регулярные мониторинговые исследования, настолько необходимые нашем понимании, получили устойчивое (постоянное) финансирование?
Понимание, пришедшее в результате длительных наблюдений
Исторические данные показывают присутствие исторических минимумов и исторических максимумов солнечной активности, когда Солнце было неактивно, либо, наоборот, экстремально активно в течение продолжительного периода. Эти серьезные изменения солнечной активности в прошлом, судя по всему, стали причиной значительных изменений в климате Земли, создавших долговременные записи, необходимые для решения важных задач 21-го века.
Даже свидетельства прошлой солнечной активности, которые мы находим в изотопных источниках, таких, как ледяные керны или древесные кольца, основываются на нахождении взаимосвязи между радиоуглеродными измерениями и прямыми наблюдениями за солнечной активностью. Поскольку естественная циркуляция углерода в атмосфере Земли была подвержена внезапному увеличению использования ископаемого топлива в начале Индустриальной революции, только исторические наблюдения за солнечной активностью могут использоваться для калибровки радиоуглеродных данных. Абсолютный радиоуглеродный стандарт берет за основу образцы древесины 1890 года.
Иногда, исторические свидетельства прямых наблюдений за солнечной активностью сами нуждаются в критическом анализе. Недавно рекалиброванные записи количества солнечных пятен [Clette et al., 2016] показывают, например, что амплитуды солнечного цикла могли быть более однородными в течение последних 3 столетий, нежели считалось до этого. Если этот результат будет полностью подтвержден, это ослабит доказательства теории о солнечной причине глобального потепления.
В нашем распоряжении также имеются исторические временные ряды прямых измерений количества солнечных пятен, и ультрафиолетовые наблюдения Солнца, которым больше ста лет. В комбинации с современными динамо моделями, эти исторические данные
позволяют нам изучать возможные изменения в характеристиках солнечной плазмы в зоне конвекции, где генерируются эти магнитные поля, и сформировать лучшее понимание будущих циклов.
Перефразируя Карла Сагана, “Вы должны знать прошлое для того, чтобы понять будущее.”
Краткосрочные стратегии финансирования
К несчастью, несмотря на важность долговременных экспериментов (временных рядов), мы наблюдаем тревожное уменьшение финансирования, и даже отказ в финансировании долгосрочных программ. Например, прошлый год принес нам расформирование солнечной группы в Debrecen Heliophysical Observatory в Венгрии, тем самым прервав запись исторических временных рядов областей с группами солнечных пятен, которые существуют уже
больше ста лет. Этот проект стартовал в Гринвичской королевской обсерватории в мае 1874 и
переместился в Дебрецен в конце 1978.
В Mount Wilson Observatory в Калифорнии, ученые продолжают прямые измерения солнечных пятен, начатые в 1917 году. Финансирование этого проекта было прекращено, но героическими усилиями оставшегося персонала проект все еще жив. Аналогичные сокращения финансирования измерительных программ для солнечных пятен угрожают исследованиям по всему миру.
Изменения в оборудовании
Успех долговременных мониторинговых наблюдений требует длительного устойчивого финансирования. Схемы финансирования краткосрочных проектов, которые преобладают в последние годы, не подходят для долговременного сбора данных и продолжительного мониторинга. Действительно, долговременная непрерывность – ключевое требование для получения значимых и пригодных для использования наборов данных.
Это не означает, что ничего не меняется за период наблюдения за временными рядами. Не все исторические временные ряды нужно продолжать, и оборудование неизбежно меняется за время существования длительных временных рядов. Однако, изменения должны быть тщательно спланированы и организованы, чтобы обеспечить однородность временных рядов, включая перекрестную (взаимную) калибровку новых и старых инструментов.
Хотя некоторые усилия были предприняты по планированию замены устаревающих мониторинговых установок, повсеместно наблюдается нехватка долгосрочного планирования для таких программ. Это отсутствие планирования может привести к особым “сетям” оборудования, работающего вразнобой, и к ненужному дублированию.
Эта область науки также извлекает пользу из тесного международного сотрудничества. Единая стратегия эффективного использования финансирования могла бы сделать возможным создание списка наблюдений, которые международное сообщество считает заслуживающими того, чтобы продолжать их длительный период времени. Тогда финансирующие агентства и Национальные Академии могли бы приблизиться к тому, чтобы учредить механизм для совместного финансирования таких временных рядов. Благодаря такой модели финансирования, даже страны с ограниченными исследовательскими возможностями могли бы внести свой вклад в общий успех.
Чтобы обеспечить выживание исторических временных рядов, эту работу необходимо сделать сейчас.
Наше обязательство перед будущими учеными
В некоторой степени, проведение регулярных мониторинговых солнечных наблюдений сегодня может казаться не таким привлекательным, как запуск космических телескопов или новейших экспериментальных инструментов на земле. Фактически, наша эпоха показала себя в высшей степени успешной в использовании прошлых научных записей, благодаря современным компьютерным и “big data” технологиям, которые часто ведут к прорывам в науке.
К примеру, одно недавнее исследование [Svalgaard, 2016] использовало 46 миллионов почасовых измерений геомагнитного поля, чтобы восстановить поток экстремального солнечного ультрафиолета, продолжавшийся с 1740 по 2015 год. Если мы будем пренебрегать продолжением этих долговременных наблюдений и сбором данных, мы не дадим будущим поколениям ученых возможность решать значимые научные задачи, которые мы не можем предвидеть сегодня.
Помните, что воздействие солнечной магнитной активности на наши современные технологии или на глобальное климатическое потепление было совершенно неизвестно, когда Галилео, Швабе и Волф начали терпеливо записывать темные пятна на Солнце столетия назад, но их усилия были жизненно важными для нашего современного понимания масштабов этого влияния. Через 15-20 лет ученые, возможно, будут с неодобрением спрашивать, почему мы не продолжили запись долговременных наблюдений.
Мы живем рядом с изменчивой звездой, и единственный способ узнать о ее долговременном поведении и, в конечном счете, уметь предсказать его,- это гарантировать выживание и продолжительность долговременных синоптических наблюдений.
Детали:
https://eos.org/opinions/to-understand-future-solar-activity-one-has-to-...
