پرتاب های توده ای کرونا (CME) خروج های بزرگ پلاسما و میدان مغناطیسی از جو خورشید – کرونا – هستند.
در مقایسه با شراره های خورشیدی ( انفجارهای تابش الکترومغناطیسی که با سرعت نور حرکت می کنند و در کمتر از 8 دقیقه به زمین می رسند) جهش های توده ای کرونا نسبتاً با سرعت آرام تری حرکت می کنند. با بالاترین سرعت تقریباً 1900 مایل در ثانیه (3000 کیلومتر در ثانیه)، CME ها می توانند در حدود 15 تا 18 ساعت به زمین برسند، در حالی که CME های کندتر بر اساس گفته مرکز پیش بینی هوای فضایی اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) با سرعت 155 مایل در ثانیه (250 کیلومتر بر ثانیه) چندین روز طول بکشد تا به زمین برسند .
این زمانهای سفر نسبتاً کندتر مفید هستند زیرا زمان بیشتری را برای آماده شدن برای چنین ورود به ما میدهند. CME ها می توانند شبکه های برق، شبکه های مخابراتی و ماهواره های در حال چرخش را ویران کنند و فضانوردان را در معرض دوزهای خطرناک تشعشع قرار دهند. برعکس، CME ها یک بازدیدکننده خوشایند برای تماشاگران آسمان در سراسر جهان هستند، زیرا می توانند نمایشگرهای شفق قطبی چشمگیری را ایجاد کنند که در عرض های جغرافیایی فراتر از محدوده قطبی “عادی” آنها قابل مشاهده است.
CME یا پرتاب های توده ای کرونا چگونه تشکیل می شود؟
بر اساس گزارش NOAA، پرتاب های توده ای کرونا مشابه شعلههای خورشیدی شکل میگیرند – نتیجه چرخش و تنظیم مجدد میدان مغناطیسی خورشید، که به عنوان اتصال مجدد مغناطیسی شناخته میشود. وقتی خطوط میدان مغناطیسی “درهم” میشوند، میدانهای مغناطیسی موضعی قوی تولید میکنند که میتواند از سطح خورشید در مناطق فعال عبور کند و متعاقباً CME تولید کند.
همچنین میتوانید درباره کاوش در میدان مغناطیسی خورشید با تکنولوژی solmeX بخوانید
CME یا پرتاب های توده ای کرونا معمولاً در اطراف گروههای لکههای خورشیدی اتفاق میافتد و اغلب با شعلههای خورشیدی همراه است، اگرچه این دو همیشه پشت سر هم رخ نمیدهند. در واقع، دانشمندان هنوز کاملاً مطمئن نیستند که این دو رویداد چگونه به هم مرتبط هستند، و به گفته مرکز آموزش علوم دانشگاه (UCAR) پرتاب های توده ای کرونا – مانند شراره های خورشیدی – در طول حداکثر خورشیدی، دوره ای در 11 خورشیدی، رایج ترین هستند. – چرخه سال فعالیت زمانی که ستاره در بیشترین حالت فعال است. پس از رها شدن پرتاب های توده ای کرونا، اندازه آنها در حالی که از خورشید دور می شوند متورم می شوند.
NOAA در بیانیه ای گفت: “CME های بزرگتر می توانند تا زمانی که به سیاره ما می رسند به اندازه ای نزدیک به یک چهارم فضای بین زمین و خورشید را تشکیل دهند.”
اگر یک CME به اندازه کافی بزرگ باشد و سریعتر از باد خورشیدی حرکت کند، یک موج ضربهای ایجاد میکند که به موجب آن ذرات باردار شتابدار جلوتر از CME حرکت میکنند که شرایط آب و هوایی فضا را بیشتر مختل کرده و طوفانهای ژئومغناطیسی را تشدید میکند.
اثرات CME یا پرتاب های توده ای کرونا بر روی زمین
نمایشگرهای شفق زمانی شکل میگیرند که اختلالات در میدان مغناطیسی زمین، یونها را به سمت قطبهای زمین هدایت میکنند، جایی که آنها با اتمهای اکسیژن و نیتروژن در جو زمین برخورد میکنند و نور شفق خیرهکنندهای را در اطراف نواحی قطبی ایجاد میکنند. در نیمکره شمالی این پدیده را شفق های شمالی (شفق قطبی) می نامند، در حالی که در نیمکره جنوبی، آن را شفق های جنوبی (شفق قطبی) می نامند.
معمولاً، این نمایشهای نور خیرهکننده محدود به نواحی قطبی میشوند، اما در خلال اختلالات مغناطیسی بزرگ – که توسط CME ایجاد میشوند – شفقهای قطبی را میتوان در عرضهای جغرافیایی بسیار پایینتر از آنچه که طبق ESA به طور معمول مشاهده میشود، مشاهده کرد.
در سال 1859، رویداد Carrington – یک طوفان خورشیدی عظیم که توسط CME ایجاد شد – منجر به نمایش شفق های قطبی شد که در نزدیکی عرض های جغرافیایی گرمسیری بر فراز کوبا، باهاما، جامائیکا، السالوادور و هاوایی مشاهده شد.
همانطور که گفته شد، پرتاب های توده ای کرونا همیشه نمایش شفق های شفق خارق العاده ای را راه اندازی نمی کنند، درجه اختلال مغناطیسی از یک CME به میدان مغناطیسی CME و زمین بستگی دارد. اگر میدان مغناطیسی CME با میدان مغناطیسی زمین همسو باشد، با اشاره از جنوب به شمال، CME با تأثیر کمی عبور می کند. با این حال، اگر CME در جهت مخالف قرار گیرد، میتواند باعث سازماندهی مجدد میدان مغناطیسی زمین شود و نمایشهای نور شفق چشمگیر را بهوجود آورد.
نقص فنی
CME های بزرگ می توانند باعث نقص فنی شوند که به ویژه در دنیای مدرن ما مشکل ساز است.
رویداد Carrington در سال 1859 باعث خرابی سیستم تلگراف در سراسر جهان شد. بر اساس گزارش History.com حتی گزارشهایی مبنی بر دریافت شوک الکتریکی توسط اپراتورها و دوش گرفتن جرقهها از دستگاههای تلگراف وجود دارد که باعث آتش زدن کاغذها میشود. بر اساس بیانیه ناسا، در سال 1989، یک CME با یک شعله خورشیدی همراه شد که به زمین برخورد کرد و کل استان کبک، کانادا را در یک خاموشی برق که 12 ساعت به طول انجامید، فرو برد. این رویداد برای شرکت آب و برق کبک Hydro-Quebec حداقل 10 میلیون دلار خسارت وارد کرد.
اما چگونه پرتاب های توده ای کرونا باعث این همه اختلال می شوند؟
پرتاب های توده ای کرونا همچنین می توانند باعث افزایش جریان های الکتریکی شوند که شبکه های برق را بیش از حد بارگذاری می کند و باعث خاموشی های گسترده می شود. همچنین، به گفته ناسا، CME ها می توانند میدان مغناطیسی زمین را تحت تأثیر قرار دهند که می تواند انتقال رادیویی را مختل کند و استاتیک رادیویی را در یونوسفر زمین افزایش دهد.
سیستمهای GPS بهویژه در برابر اختلالات در یونوسفر آسیبپذیر هستند و مشخص شده است که مختصات GPS در طول یک رویداد CME دهها پا از بین میرود. این اختلال به این دلیل رخ می دهد که GPS از سیگنال های رادیویی برای انتقال اطلاعات بین ماهواره و گیرنده زمینی استفاده می کند. به گفته مرکز پیش بینی هوای فضایی NOAA، سیگنال رادیویی از لایه یونوسفر حاوی پلاسمای باردار عبور می کند که مسیر سیگنال GPS را به شیوه ای مشابه با نور خمش لنز خم می کند. به طور معمول، سیستم های GPS می توانند این خمیدگی سیگنال رادیویی را جبران کنند و دقت GPS را تحت تأثیر قرار ندهند. با این حال، در طول یک رویداد CME، یونوسفر می تواند به شدت مختل شود که مدل های GPS نمی توانند چنین تغییراتی را پیگیری کنند و گیرنده ها دیگر نمی توانند موقعیت دقیق را محاسبه کنند.
اثرات CMES در فضا
CME چگونه بر ماهواره ها تأثیر می گذارد؟
به گفته مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، ماهوارههای مدار زمین در برابر CME آسیبپذیر هستند، بهویژه آنهایی که در مدارهای ژئوسنکرون بالا قرار دارند. هنگامی که یک CME طوفان ژئومغناطیسی را به راه می اندازد، ماهواره ها می توانند با جریان بالایی که به ماهواره تخلیه می شود برخورد کنند یا در هنگام نفوذ ذرات پرانرژی به ماهواره آسیب ببینند. به این ترتیب، ماهواره های آسیب پذیر را می توان در “حالت ایمن” قرار داد تا از آسیب به وسایل الکترونیکی جلوگیری شود.
بر اساس تحقیقاتی که در بیانیه ناسا توضیح داده شد، برخورد مستقیم یک طوفان ژئومغناطیسی عظیم مانند آنچه در سال 1859 مشاهده شد – رویداد کارینگتون – می تواند تلفات زیادی را بر ناوگان ماهواره ای ما وارد کند.
دکتر استن اودنوالد از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، گرینبلت، میگوید: «بدترین طوفان خورشیدی میتواند تأثیر اقتصادی مشابه طوفان دسته ۵ یا سونامی داشته باشد».
“بیش از 900 ماهواره در حال کار با ارزش جایگزینی تخمینی 170 تا 230 میلیارد دلار وجود دارد که از صنعت 90 میلیارد دلاری در سال پشتیبانی می کند. یک سناریو نشان می دهد که یک “ابر طوفان” به دلیل ترکیبی از ماهواره های از دست رفته 70 میلیارد دلار هزینه دارد. زیان خدمات و زیان سود.”
اسپیس ایکس قبلاً شاهد آسیب هایی بود که آب و هوای فضا در فوریه 2022 می تواند وارد کند، زمانی که طوفان ژئومغناطیسی 40 ماهواره Starlink را به ارزش بیش از 50 میلیون دلار در فوریه 2022 نابود کرد.
آیا CME می تواند به فضانوردان آسیب برساند؟
در مدار پایین زمین، فضانوردان دوزهای بالاتری از تشعشعات را نسبت به ما در زمین دریافت میکنند، اما طبق بیانیه ناسا هنوز عمدتاً توسط مگنتوسفر محافظت میشوند.
خطر واقعی برای فضانوردان اگر از ایمنی مغناطیس کره دور شوند، به عنوان مثال، برای کاوش در سطح ماه یا مریخ. در چنین سفری – خارج از “سپرهای محافظ” زمین – آنها در برابر رویدادهای خطرناک آب و هوای فضایی مانند CME آسیب پذیر هستند. به گفته ناسا، اگر یک موج شوک مبتنی بر CME به فضانوردی که آماده کاوش در سطح ماه یا مریخ است، برخورد کند، تابش به اندازه 300000 پرتو ایکس قفسه سینه به طور همزمان مورد اصابت قرار می گیرد. این عواقب کشنده ای خواهد داشت زیرا برای کشتن شما فقط 45000 اشعه ایکس قفسه سینه لازم است.
چگونه می توانیم CME را پیش بینی کنیم؟
کرونا نگار رصدخانه خورشیدی و هلیوسفر برای مشاهده CME استفاده میشود
آب و هوای خورشیدی می تواند عواقب بسیار گرانی داشته باشد، بنابراین، افزایش درک، نظارت و پیش بینی ما از چنین رویدادهایی مهم است. خوشبختانه برای ما، پرتاب های توده ای کرونا چندین ساعت و گاهی روزها طول می کشد تا به زمین برسند. این به ما زمان می دهد تا برای ورود آنها آماده شویم.
سازمانهای مختلف مراقب خورشید هستند و هرگونه تغییر در ویژگیهای سطحی را گزارش میکنند که میتواند خروجی CME را استنباط کند، مانند افزایش فعالیت خورشیدی و خروج شعلههای خورشیدی. به گفته SpaceWeatherLive.com، اگر یک شراره خورشیدی قوی کلاس M یا X شناسایی شود، احتمالاً با CME همراه خواهد بود، اما نه همیشه.
پیشبینیکنندگان SWPC از پارامترهای مختلفی استفاده میکنند – اندازه، سرعت و جهت – که توسط تصاویر کرونا نگار ماهوارههای مداری استنباط شدهاند تا احتمال برخورد CME به زمین را تعیین کنند.
کرونا نگار یک ابزار تخصصی است که برای جلوگیری از نور خورشید استفاده میشود تا دانشمندان بتوانند بیرونیترین لایه یعنی کرونا را مشاهده کنند. این پدیده طبیعی خورشید گرفتگی را تقلید می کند زمانی که سایه ماه مرکز روشن را می پوشاند و اجازه می دهد تا کرونا را مشاهده کنید.
بر اساس گزارش NOAA، پیشبینیگران عمدتاً از کرونا نگار رصدخانه خورشیدی و هلیوسفرESA و ناسا (SOHO) – کرونا نگار زاویه بزرگ و طیفسنجی (LASCO) برای تجزیه و تحلیل CME و تعیین احتمال برخورد زمین استفاده میکنند.
یک پرتاب توده ای کرونا (CME) که توسط رصدخانه خورشیدی و هلیوسفر ESA و ناسا (SOHO) ثبت شده است.
در خط مقدم تشخیص CME، ماهواره رصدخانه آب و هوای عمیق فضایی (DSCOVR) قرار دارد که در اولین نقطه لاگرانژ – L1 – بین زمین و خورشید در حدود 1 میلیون مایل (1.6 میلیون کیلومتر) از زمین مستقر است.
DSCOVR هرگونه تغییر در قدرت میدان مغناطیسی بین سیاره ای (IMF) و سرعت باد خورشیدی را که برای دقت و پاسخگویی هشدارها و پیش بینی های آب و هوای فضایی NOAA حیاتی است، نظارت می کند.
از محل پارک خود در L1، ماهواره DSCOVR می تواند بین 15 تا 60 دقیقه هشدار پیشرفته را قبل از رسیدن CME به زمین ارائه دهد. هنگامی که یک CME به زمین شناسایی می شود، SWPC به گروه های آسیب پذیر مانند شرکت های برق، شرکت های ماهواره ای و خطوط هوایی هشدار می دهد تا اقدامات مناسب را انجام دهند. با هشدار پیشرفته، شرکتهای خدمات شهری میتوانند بارهای برق را برای محافظت از شبکهها از بارگذاری بیش از حد در هنگام برخورد CME تغییر مسیر دهند، ماهوارهها را میتوان در حالت “ایمن” قرار داد و هواپیماها را میتوان هدایت کرد.
طبق گفته ESA، ماموریت Vigil ESA امیدوار است تا اواسط دهه 2020 یک مدافع خورشیدی دیگر را به کمک های زمین اضافه کند. Vigil خورشید را از لاگرانژ L5 که تقریباً 93 میلیون مایل (150 میلیون کیلومتر) از زمین فاصله دارد نظارت خواهد کرد. فضاپیما طوری قرار خواهد گرفت که بتواند کناره ی خورشید را زیر نظر داشته باشد. شرایط خورشید را قبل از چرخش آنها به سمت زمین بررسی می کند تا به ما هشداری پیشرفته در مورد فعالیت های خورشیدی احتمالاً خطرناک بدهد.
یک پاسخ