FlareDB: база данных значимых вспышек в солнечных циклах 24 и 25 с наблюдениями SDO/HMI и SDO/AIA

Почему внезапные вспышки на Солнце важны для Земли

Солнечные вспышки — это гигантские взрывы на поверхности Солнца, которые могут нарушать работу спутников, выводить из строя радиосвязь и даже угрожать электросетям на Земле. Тем не менее учёные по-прежнему испытывают трудности с точным прогнозированием времени и места возникновения самых мощных вспышек. В этой статье представлена FlareDB — новая открытая база данных, собирающая подробные наблюдения за самыми сильными вспышками Солнца за последние полтора десятилетия. Организуя эти данные так, чтобы ими удобно было пользоваться как исследователям, так и системам машинного обучения, FlareDB призвана ускорить наше понимание и прогнозирование опасной космической погоды.

Новая библиотека сильнейших «капризов» Солнца

FlareDB фокусируется на 151 из самых энергоёмких солнечных вспышек, все из которых классифицированы как минимум M5.0 или X-класса, зарегистрированных в период с 2010 по 2025 год. Эти события происходят в 82 активных областях — магнитно интенсивных участках на поверхности Солнца, откуда обычно возникают вспышки. Включались только те вспышки, чьи исходные области находились достаточно близко к центру солнечного диска, поскольку измерения у края видимой поверхности Солнца менее надёжны. В совокупности эти критерии дают чистую, чётко определённую выборку типов выбросов, наиболее вероятно влияющих на околоземную космическую среду.

Наблюдение Солнца в разных «цветах»

База данных построена на данных двух инструментов обсерватории Solar Dynamics Observatory (SDO) NASA. Один из них, Helioseismic and Magnetic Imager (HMI), картирует магнитное поле Солнца и снимает белый свет пятен. Другой, Atmospheric Imaging Assembly (AIA), делает серии снимков в ультрафиолетовом и экстремально-ультрафиолетовом диапазонах на нескольких длинах волн, каждая из которых подчёркивает газ при разных температурах в солнечной атмосфере. Для каждой вспышки FlareDB извлекает только область вокруг активного участка, вместо хранения полного изображения диска Солнца, и делает это в двух разных проекциях карт. Такой подход позволяет сосредоточиться на месте событий, при этом сохраняя информацию о расположении магнитного поля и горячей плазмы.

От сырого изображения к готовым данным

Преобразование потока сырых космических снимков в согласованную базу данных потребовало тщательной обработки. Команда стандартизировала способ вычисления компонентов магнитного поля, выровняла изображения AIA и магнитограммы HMI, несмотря на их слегка разные разрешения, и обеспечила, чтобы каждая активная область оставалась в центре кадра по мере вращения Солнца. Для длин волн, фиксирующих излучение из толстых трёхмерных слоёв солнечной атмосферы, применили особую осторожность при ремаппинге изображений, чтобы их всё ещё можно было сопоставлять с картами поверхности по смыслу. В общей сложности было репроецировано и обрезано более 218 000 изображений AIA, так что для каждого события вспышки доступен последовательный набор видов при разных температурах и высотах над поверхностью Солнца.

Быстрые стандартизированные фильмы для людей и алгоритмов

Одним из самых практичных продуктов FlareDB является набор из 5 285 коротких «быстрых просмотров» — по 35 фильмов на каждую вспышку — показывающих развитие активной области от 24 часов до вспышки до 8 часов после неё. Каждый фильм использует фиксированные шкалы яркости, чтобы разные события можно было сравнивать напрямую, даже если при этом некоторые экстремальные детали приглушаются. Такая стандартизация облегчает просмотр множества событий глазами, но особенно полезна для обучения моделей машинного обучения, которые работают лучше при однородности формата и масштаба данных. Исследователи, которым нужны все детали, могут загрузить исходные файлы изображений в стандартном научном формате через связанный онлайн-сервис.

Формирование основы для лучших прогнозов космической погоды

Для обеспечения надёжности создатели FlareDB проверили, как этапы обработки влияют на качество данных, и задокументировали зоны с наилучшим покрытием — примерно 95 процентов набора данных находятся в наиболее надёжной зоне наблюдения рядом с центром солнечного диска. В результате получился общедоступный ресурс, объединяющий магнитные карты, ультрафиолетовые изображения и компактные обзорные фильмы по крупнейшим вспышкам Солнца за два солнечных цикла. Для неспециалиста ключевой вывод таков: предоставляя учёным и инструментам ИИ последовательный и насыщенный записью материал о поведении активных областей до и во время крупных выбросов, FlareDB закладывает основу для более точных и своевременных прогнозов солнечных штормов, влияющих на нашу технологически зависимую жизнь.

Цитирование: Liu, N., Abduallah, Y., Kapure, T.S. et al. FlareDB: A Database of Significant Flares in Solar Cycles 24 and 25 with SDO/HMI and SDO/AIA Observations. Sci Data 13, 279 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06607-7

Ключевые слова: солнечные вспышки, космическая погода, наблюдения Солнца, магнитные поля, машинное обучение