استفاده از ابزارهای داده کاوی در مجموعه داده های رصدی غنی، محققان را قادر می سازد تا ابرهای پلاسمایی متلاطمی که همراه شفق هستند را ردیابی کنند.

نمایش خیره کننده شفق قطبی زمانی در آسمان شب ظاهر می شود که ذرات باردار پرتاب شده از سطح خورشید با جو زمین برهمکنش می کنند. این نورهای رقصنده با ابرهای متلاطم پلاسما همراه هستند که در یونوسفر پایینی، در حدود 100 کیلومتری زمین تشکیل می‌شوند و انرژی وارد شده به زمین از طرف طوفان خورشیدی را از بین می‌برند. در سال‌های اخیر نسل جدیدی از رادارهای دیجیتال دانشمندان را قادر به ثبت تصاویر سه بعدی از این ابرهای پلاسما کرده ، اما رفتار آشوبناک آنها جداسازی و ردیابی حرکتشان را با چالش مواجه کرده است. اکنون محققانی از نروژ و کانادا یک تکنیک پردازش داده خودکار را توسعه داده‌اند که می‌تواند سرعت و جهت این ساختارهای پلاسما را آشکار کند و به وضوح نشان دهد که آنها حرکت نورهای شفق را به دقت دنبال می‌کنند [1].

این تکنیک برای رمزگشایی مجموعه داده‌های پیچیده سه‌بعدی، یک الگوریتم یادگیری ماشین را به کار می برد که به عنوان مثال در ماشین‌های خودران برای مکان‌یابی و اجتناب از موانع متحرک استفاده می‌شود. این الگوریتم داده ها را بر اساس مجاورت نقاط داده منفرد در فضایی که توسط دو یا چند متغیر تعریف شده دسته بندی می کند، که می تواند ویژگی های ساختاری نهفته در داده های خام را آشکار کند.

محققان این روش دسته ‌بندی را روی داده‌های رصدی سه‌بعدی ثبت‌شده توسط رادار دیجیتال ICEBEAR در ساسکاچوان کانادا اعمال کرده اند که می‌تواند در هر ثانیه حدود 200000 عکس بگیرد. در حالی که تجزیه و تحلیل ها نشان می دهد که ابرها به طور کلی شفق قطبی را دنبال می کنند، آنها دریافتند که در حین شدیدترین رویدادهای شفق قطبی، ابرها می توانند با سرعت قابل توجهی در اطراف این مسیر کلی حرکت رفت و برگشتی کنند. محققان این حرکت غیرمعمول را به تقویت قابل توجه میدان الکتریکی موضعی نسبت می دهند که ناشی از تعامل ذرات پر انرژی خورشید با جو زمین است.

1-M. F. Ivarsen et al., “Point-cloud clustering and tracking algorithm for radar interferometry,” Phys. Rev. E 110, 045207 (2024).

منبع:

Tracking the Chaos That Surrounds the Aurora