أعطت مجموعة من المركبات الفضائية المنتشرة في جميع أنحاء النظام الشمسي للعلماء الصورة الأكثر اكتمالا وحداثة لكيفية انتشار الموجات الأمامية للعواصف الشمسية في الفضاء الحر والإشعاع الناتج في أعقابها.
ترجمة: ألون زئيفي، الجمعية الفلكية الإسرائيلية.
أطلقت العواصف الشمسية، التي حدثت في أكتوبر ونوفمبر من عام 2003، إلى الفضاء مليارات الأطنان من الغاز المكهرب (البلازما) التي قصفت الأرض خلال يوم واحد ومرت فوق المريخ بعد بضع ساعات.
تأتي أحدث التقارير من مركبتي فوييجر الفضائيتين الموجودتين على حافة النظام الشمسي، وهي منطقة لم يكن لدى أذرع الأبحاث الفلكية الوقت الكافي للوصول إليها بعد.
أثناء سفرها إلى الفضاء خارج النظام الكوكبي، تصبح الرياح الشمسية مضطربة و"عصبية" إذ تصطدم بالغاز البينجمي، وتعبر حدود الغلاف الشمسي (Heliosphere) لنظامنا الشمسي. وخلال الخريف الماضي، أرسلت العواصف الشمسية إلى الفضاء مواد "تحطمت" على سطح الأرض بسرعة قياسية بلغت 8 ملايين كيلومتر في الساعة، ومرت فوقها وفوق الكواكب الأخرى، ثم واصلت طريقها إلى المركبة الفضائية البحثية الفردية. مرت موجة الصدمة، التي تباطأت سرعتها إلى متوسط 2.4 مليون كيلومتر في الساعة بالقرب من الحدود الخارجية للغلاف الشمسي، بفوييجر 2 في 8 أبريل على مسافة 11 مليار كيلومتر من الشمس، وستمر بفوييجر 1 على بعد 14.5 مليار كيلومتر من الشمس. الشمس.
تعتبر العواصف الشمسية المذكورة أعلاه هي الأقوى التي تم قياسها حتى الآن: فقد حطمت الرقم القياسي العالمي لكثافة الأشعة السينية وسرعة ودرجة حرارة الرياح الشمسية التي تم رصدها بالقرب من الأرض. حوالي ثلث إجمالي إشعاع الجسيمات (إشعاع الجسيمات) الذي تنشره الشمس يأتي من هذه العواصف، على الرغم من أن دورة النشاط الشمسي قد تجاوزت بالفعل الذروة / النقطة القصوى.
الإشعاع الفوري وضربات الصدمة
هناك نوعان على الأقل من تأثيرات العواصف الشمسية: الإشعاع الفوري و"الصدمات" التي تعمل على تسريع الجسيمات الذرية المشحونة كهربائيًا. ويتسبب الإشعاع اللحظي، الذي يتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء، في حدوث أعنف موجة كهربائية للأقمار الصناعية وله تأثير كبير على الغلاف الأيوني للأرض - الجزء العلوي المشحون كهربائيًا من الغلاف الجوي، وعلى الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى. تم اكتشاف هذا الإشعاع في موجات الراديو في جميع أنحاء النظام الشمسي في اللحظات التي تلت كل ثوران عاصفة شمسية (استشعرته كاسيني بعد عدة ساعات).
تستغرق الصدمات، التي تسرع الجسيمات إلى سرعة حوالي 1.6 مليون كيلومتر في الساعة، وقتًا أطول قليلاً لتتطور، لكنها تلحق بالأضواء الشمالية ومحطات الطاقة والجسيمات النشطة المحاصرة في أحزمة فان ألين الإشعاعية للأرض. . خلقت هذه العواصف حزامًا إشعاعيًا آخر بالقرب من الأرض، وقد بقي هذا الحزام لعدة أسابيع طويلة.
وكانت تأثيرات العواصف على كوكبنا شديدة للغاية وتسببت في تغيير مسارات الطيران وتعطيل عمليات الأقمار الصناعية وتفاقم انقطاع التيار الكهربائي في مدينة مالمو في السويد. أيضًا، تعطلت الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى بسبب التأثيرات على الغلاف الأيوني ولوحظت الأضواء الشمالية (الشفق القطبي الشمالي) في أماكن بعيدة مثل فلوريدا. ولحسن الحظ، لم يتعرض أي قمر صناعي تابع لناسا بالقرب من الأرض لأضرار بالغة بسبب العواصف الهائجة. ويعود الفضل في ذلك إلى التخطيط والهندسة الخاصة التي تم تنفيذها مسبقًا. واضطر رواد الفضاء الذين كانوا في محطة الفضاء الدولية إلى تقليل أنشطتهم والاختباء عدة مرات أثناء العاصفة داخل وحدة الخدمة المقدمة من روسيا.
كما شعر بالعاصفة من المريخ إلى زحل
ولم تكن الأرض الوحيدة التي شعرت بآثار العواصف الشمسية، فقد اندلعت في جميع أنحاء النظام الشمسي، من المريخ إلى زحل. إن حقيقة كونهم أقوياء بما يكفي للوصول إلى زحل، وهي مسافة أكبر بحوالي 10 مرات من المسافة بين الأرض والشمس، تثير الدهشة بين العلماء. يوجد على متن المركبة الفضائية Mars Odyssey جهاز يقوم بإجراء تجارب في الظروف الإشعاعية على المريخ (تجربة بيئة إشعاع المريخ - MARIE)، وقد تمكن من رصد الإشعاع في الفضاء بنجاح، قبل أن يتوقف عن العمل أثناء النشاط الشمسي المكثف الذي حدث في 28 أكتوبر 2003. كما اكتشفت المركبة الفضائية "يوليسيس" بجوار كوكب المشتري، و"كاسيني" بالقرب من زحل، موجات الراديو الناتجة عن العواصف المغناطيسية، بل وشعرت بموجة الصدمة التي "تضرب" المجالات المغناطيسية الضخمة للكواكب العملاقة.
إن ضربات الصدمة الناتجة عن العواصف في الجزء الداخلي من النظام الشمسي، لا تؤدي فقط إلى تسريع الإلكترونات والبروتونات إلى مستويات طاقة أعلى، ولكنها أيضًا تحبس الجزيئات في الغلاف الشمسي الداخلي. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء الإشعاع عند مستويات أعلى، والذي يتلاشى ببطء على مدى عدة أسابيع، ويتجول بحرية في جميع أنحاء المنطقة الواقعة بين الزهرة والمريخ. سيكون لمثل هذا الحدث الفلكي عواقب بعيدة المدى على الرحلات خارج الوشاح الواقي الذي يوفره لنا الغلاف المغناطيسي للأرض (المجال المغناطيسي) ضد الأضرار الفضائية بجميع أنواعها. وبشكل مناسب، بالإضافة إلى الحماية من الأخطار الأخرى التي ينطوي عليها الفضاء، فإنها تتطلب أيضًا اتخاذ تدابير وقائية مكيفة ضد الإشعاع المنتشر في الفضاء.
على مدى عقود عديدة، تمكنت التحسينات في التنبؤ بالطقس من إنقاذ حياة البشر والممتلكات. لا تزال أبحاث التنبؤ بالطقس الفضائي في مراحلها الأولى/النامية، ولكنها ضرورية للغاية لحماية البنية التحتية الفضائية ومستكشفي الفضاء في المستقبل سواء من البشر أو الروبوتات.
ولحسن الحظ، فإن "العوامات الفضائية" وفيرة، وبمساعدتها يبني العلماء صورة أكثر شمولا ووضوحا لمسألة كيفية توزيع الاضطرابات في جميع أنحاء نظامنا الشمسي. كما أنه لا يزال من غير المفهوم تمامًا ما الذي يحدد الشكل العام لضربات الصدمة والسرعة المتغيرة التي تندفع بها في اتجاهات مختلفة. إن التغير في السرعات وأوقات وصولها إلى المريخ، وما إلى ذلك، يعني أن العملية معقدة للغاية. ويلعب المجال المغناطيسي للشمس أيضًا دورًا مهمًا في الاتصالات بين الأماكن المختلفة في النظام الشمسي. إن الفهم الجيد لكيفية انتقال صدمات مسرعات الجسيمات عبر النظام الشمسي سيساعدنا أيضًا على فهم كيفية تأثير التغير في مستويات الإشعاع على مناطق مختلفة من الفضاء. توفر مجموعة المركبات الفضائية المنتشرة جيدًا في جميع أنحاء النظام الشمسي معلومات أولية حول الآثار التي خلفتها العواصف الشمسية في "المحيط" بين الكواكب.
وفي الأشهر المقبلة، من المفترض أن تصل موجة الصدمة وتصطدم بحدود الهليوبويز (الغلاف الخارجي للغلاف الشمسي)، حيث تتراكم المواد المقذوفة من الشمس ضد الرياح بين النجوم، والتي تأتي من انفجارات النجوم المجاورة. ستدفع الطاقة المحمولة فوق المادة الغاز بين النجوم إلى الخارج لمسافة 640 كيلومترًا، أي ما يقرب من 4 أضعاف المسافة من الأرض إلى الشمس. قد تنتج هذه الاصطدامات الفضائية إشارات موجات راديوية بترددات منخفضة للغاية، وهذه ستوفر لنا فهمًا أعمق لمنطقة "التحكم" الواسعة في الشمس (مجال الشمس).
------
ترجمة: ألون زائيفي
للحصول على الأخبار في الكون اليوم
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
