طقس الفضاء واضطرابات الرياح الشمسية وانفجارات الراديو

الطاقة الشمسية تشكل الرياح، وهي تيار من الجسيمات المشحونة كهربائيًا المنبعثة من طبقة الغلاف الجوي الخارجية للشمس، تهديدًا لشكل الحياة والمجتمع البشري الحديث القائم على التكنولوجيا الكهربائية. يوفر المجال المغناطيسي للأرض الحماية ضد الوارد شمسي الرياح عن طريق تحويلها بعيدا. عنيف شمسي أحداث مثل الطرد الجماعي للبلازما المشحونة كهربائيًا من هالة الشمس تخلق اضطرابات في شمسي رياح. ولذلك، دراسة الاضطرابات في ظروف شمسي الرياح (تسمى الفضاء الطقس) أمر حتمي. القذف الكتلي الإكليلي (CMEs)، ويسمى أيضًا "شمسي العواصف أو "الفضاء ترتبط العواصف بـ شمسي راديو رشقات نارية. دراسة شمسي يمكن أن تعطي الدفقات الراديوية في المراصد الراديوية فكرة عن الانبعاث الإكليلي الإكليلي وظروف الرياح الشمسية. أول دراسة إحصائية (نُشرت مؤخرًا) لـ 446 دفقة راديوية من النوع الرابع المسجلة في الدورة الشمسية الأخيرة 24 (تشير كل دورة إلى التغير في المجال المغناطيسي للشمس كل 11 عامًا)، وجدت أن غالبية الموجات الراديوية طويلة المدى من النوع الرابع الطاقة الشمسية وكانت الانفجارات مصحوبة بقذف كتلي إكليلي (CMEs) واضطرابات في ظروف الرياح الشمسية. 

مثلما يتأثر الطقس على الأرض باضطرابات الرياح، الفضاء "الطقس" يتأثر باضطرابات "الرياح الشمسية". لكن التشابه ينتهي هنا. على عكس الرياح على الأرض التي تتكون من هواء يتكون من غازات الغلاف الجوي مثل النيتروجين والأكسجين وما إلى ذلك، تتكون الرياح الشمسية من بلازما شديدة الحرارة تتكون من جسيمات مشحونة كهربائيًا مثل الإلكترونات والبروتونات وجسيمات ألفا (أيونات الهيليوم) والأيونات الثقيلة التي تنبعث باستمرار من الأرض. جو الشمس في جميع الاتجاهات بما في ذلك اتجاه الأرض.   

الشمس هي المصدر النهائي للطاقة للحياة على الأرض، ومن ثم فهي تحظى باحترام كبير في العديد من الثقافات باعتبارها واهبة للحياة. ولكن هناك جانب آخر أيضا. تشكل الرياح الشمسية، وهي التدفق المستمر للجسيمات المشحونة كهربائيًا (أي البلازما) الناشئة من الغلاف الجوي الشمسي، تهديدًا للحياة على الأرض. بفضل المجال المغناطيسي للأرض الذي يحرف معظم الرياح الشمسية المؤينة بعيدا (عن الأرض) والغلاف الجوي للأرض الذي يمتص معظم الإشعاع المتبقي وبالتالي يوفر الحماية من الإشعاعات المؤينة. ولكن هناك ما هو أكثر من ذلك - فبالإضافة إلى التهديد الذي تتعرض له أشكال الحياة البيولوجية، تشكل الرياح الشمسية أيضًا تهديدًا للمجتمع الحديث الذي يعتمد على الكهرباء والتكنولوجيا. الأنظمة الإلكترونية والكمبيوتر، وشبكات الكهرباء، وخطوط أنابيب النفط والغاز، والاتصالات، والاتصالات اللاسلكية بما في ذلك شبكات الهاتف المحمول، ونظام تحديد المواقع، الفضاء البعثات والبرامج، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، والإنترنت وما إلى ذلك - كل هذه الأمور يمكن أن تتعطل وتوقف بسبب الاضطرابات في الرياح الشمسية¹. رواد الفضاء والمركبات الفضائية معرضون للخطر بشكل خاص. كانت هناك العديد من الأمثلة على ذلك في الماضي ، على سبيل المثال ، مارس 1989 تعتيم كيبيك'في كندا بسبب التوهج الشمسي الهائل الذي ألحق أضرارًا بالغة بشبكة الطاقة. كما تعرضت بعض الأقمار الصناعية لأضرار. لذلك ، من الضروري مراقبة ظروف الرياح الشمسية في محيط الأرض - كيف أن خصائصها مثل السرعة والكثافة ، المجال المغنطيسي القوة والتوجه، ومستويات الجسيمات النشطة (أي، الفضاء الطقس) سيكون له تأثير على أشكال الحياة والمجتمع البشري الحديث.  

مثل "التنبؤ بالطقس"، يمكن "الفضاء هل يمكن التنبؤ بالطقس أيضًا؟ ما الذي يحدد الرياح الشمسية وأحوالها في محيط الأرض؟ يمكن إجراء أي تغييرات جدية في الفضاء هل يكون الطقس معروفًا مسبقًا باتخاذ إجراءات وقائية لتقليل التأثير الضار على الأرض؟ ولماذا تتشكل الرياح الشمسية على الإطلاق؟   

الشمس عبارة عن كرة من الغاز الساخن المشحون كهربائيًا ، وبالتالي ليس لها سطح محدد. يتم التعامل مع طبقة الفوتوسفير كسطح للشمس لأن هذا ما يمكننا ملاحظته بالضوء. الطبقات الموجودة أسفل الغلاف الضوئي إلى الداخل نحو القلب غير شفافة بالنسبة لنا. يتكون الغلاف الجوي الشمسي من طبقات فوق سطح الفوتوسفير للشمس. إنها الهالة الغازية الشفافة المحيطة بالشمس. من الأفضل رؤيته من الأرض أثناء الكسوف الكلي للشمس ، الغلاف الجوي الشمسي يتكون من أربع طبقات: الكروموسفير ، منطقة التحول الشمسي ، الإكليل والغلاف الشمسي.  

تتشكل الرياح الشمسية في الهالة، وهي الطبقة الثانية (من الخارج) للغلاف الجوي الشمسي. الكورونا عبارة عن طبقة من البلازما شديدة الحرارة. وبينما تبلغ درجة حرارة سطح الشمس حوالي 6000 كلفن، فإن متوسط ​​درجة حرارة الإكليل يبلغ حوالي 1-2 مليون كلفن. وتسمى "مفارقة تسخين الإكليل"، وهي آلية وعمليات تسخين الإكليل وتسارع الرياح الشمسية إلى حد كبير. سرعة عالية والتوسع في بين الكواكب الفضاء لم يتم فهمه جيدًا بعد، ² على الرغم من أنه في ورقة حديثة ، سعى الباحثون لحل هذا عن طريق أكسيون (الجسيم الأساسي للمادة المظلمة الافتراضية) أصل فوتونات ³.  

في بعض الأحيان، يتم إخراج كمية كبيرة من البلازما الساخنة من الإكليل إلى الطبقة الخارجية للغلاف الجوي الشمسي (الغلاف الشمسي). يُطلق عليها اسم الانبعاثات الكتلية الإكليلية (CMEs)، وقد وُجد أن الانبعاثات الجماعية للبلازما من الإكليل تولد اضطرابات كبيرة في درجة حرارة الرياح الشمسية وسرعتها وكثافتها وطاقتها. بين الكواكب حقل مغناطيسي. هذه تخلق عواصف مغناطيسية قوية في المجال المغنطيسي الأرضي للأرض ⁴. اندلاع البلازما من الهالة ينطوي على تسريع الإلكترونات وتسريع الجسيمات المشحونة يولد موجات راديو. نتيجة لذلك ، ترتبط القذوفات الكتلية التاجية (CMEs) أيضًا بدفعات من الإشارات الراديوية القادمة من الشمس ⁵. وبالتالي، الفضاء قد تتضمن دراسات الطقس دراسة توقيت وشدة الإطلاقات الجماعية للبلازما من الإكليل بالتزامن مع الانفجارات الشمسية المرتبطة بها وهي انفجارات راديوية من النوع الرابع تدوم لفترة طويلة (أكثر من 10 دقائق).    

تمت دراسة حدوث الانفجارات الراديوية في الدورات الشمسية السابقة (الدورة الدورية للمجال المغناطيسي للشمس كل 11 عامًا) فيما يتعلق بالانبثاق الكتلي الإكليلي (CMEs) في الماضي.  

دراسة إحصائية حديثة طويلة الأمد أجراها أنشو كوماري وآخرون. من جامعة هلسنكي على الاندفاعات الراديوية التي لوحظت في الدورة الشمسية 24 ، يلقي مزيدًا من الضوء على ارتباط الانفجارات الراديوية ذات الترددات الأوسع وطويلة الأمد (تسمى رشقات من النوع الرابع) مع الكتل الإكليلية المقذوفة. وجد الفريق أن حوالي 81٪ من الانفجارات من النوع الرابع أعقبها قذف جماعي إكليلي (CMEs). حوالي 19٪ من الرشقات النارية من النوع الرابع لم تكن مصحوبة بنذيرات إجرامية كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن 2.2٪ فقط من الكتل الإكليلية المقذوفة مصحوبة بدفعات راديوية من النوع الرابع ⁶.  

إن فهم توقيت الدفقات طويلة الأمد من النوع الرابع والانبعاث الإكليلي بطريقة تدريجية سيساعد في تصميم وتوقيت التدفقات المستمرة والمستقبلية. الفضاء البرامج وفقًا لذلك، وذلك لتقليل تأثيرها على هذه المهام وفي النهاية على أشكال الحياة والحضارة على الأرض. 

***

المراجع:    

1. الأبيض سم. انفجارات الراديو الشمسية و الفضاء طقس. جامعة ماري لاند. متاح على الانترنت في https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf تم الوصول إليه في 29 Jamaury 2021. 

2. Aschwanden MJ et al 2007. مفارقة التسخين التاجي. مجلة الفيزياء الفلكية ، المجلد 659 ، العدد 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD، Sharph IV، et al 2021. حل مشكلة التسخين التاجي عن طريق فوتونات منشأ الأكسيون. فيزياء الكون المظلم ، المجلد 31 ، يناير 2021 ، 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL.، et al 2014. الانبعاث الكتلي الإكليلي والاضطرابات في معلمات بلازما الرياح الشمسية فيما يتعلق بالعواصف الجيومغناطيسية. مجلة الفيزياء: سلسلة المؤتمرات 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N.، 2011. الانبعاث الكتلي الإكليلي وانبعاثات الراديو الشمسي. مركز بيانات CDAW ناسا. متاح على الإنترنت على https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf تم الوصول إليه في 29 يناير 2021.  

6. Kumari A.، Morosan DE.، and Kilpua EKJ.، 2021. عند حدوث انفجارات الراديو الشمسي من النوع الرابع في الدورة الشمسية 24 وارتباطها بالانبعاثات الجماعية الإكليلية. نُشر في 11 يناير 2021. مجلة الفيزياء الفلكية ، المجلد 906 ، العدد 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***