چگونه آب و هوای فضا بر روی زمین تأثیر می گذارد؟ – نیلوفیلم


آب و هوای فضا اصطلاحی است که برای توصیف شرایط موجود در منطقه فضای اطراف زمین و فراتر از آن استفاده می شود که می تواند سیاره ما را به روش های مختلفی تحت تأثیر قرار دهد.

خورشید منبع اصلی آب و هوای فضایی است که می‌تواند خود را در انواع پدیده‌های مختلف، از جمله شراره‌های خورشیدی، پرتاب‌های جرم تاجی و طوفان‌های ژئومغناطیسی و بسیاری دیگر نشان دهد.

در حالی که میدان مغناطیسی زمین، یا مگنتوسفر، تا حد زیادی از ما در برابر ذرات باردار ساطع شده از خورشید محافظت می کند، پدیده های آب و هوای فضایی گاهی اوقات می توانند بر سیاره ما تأثیر بگذارند و با حیات و زیرساخت های فناوری، هم در فضا و هم در زمین تداخل داشته باشند.

آب و هوای فضایی که از خورشید سرچشمه می گیرد
تصویر استوک: تصویر یک هنرمند که نشان می دهد چگونه ذرات و میدان مغناطیسی پرتاب شده توسط خورشید با مگنتوسفر زمین برهم کنش می کنند.
آی استوک

طوفان ژئومغناطیسی چیست؟

خورشید دائماً جریان هایی از ذرات پرانرژی، باردار یا پلاسما را با سرعت بالا – معروف به باد خورشیدی – به بیرون پرتاب می کند که می تواند بر زمین تأثیر بگذارد.

تغییرات باد خورشیدی، مانند زمانی که به سرعت های بسیار زیاد شتاب می گیرد، می تواند باعث تغییرات موقتی در میدان مغناطیسی و یونوسفر سیاره ما شود – بخشی از جو فوقانی زمین که از حدود ۵۰ مایلی بالاتر از سطح دریا شروع می شود – و باعث ایجاد طوفان های ژئومغناطیسی می شود.

قوی ترین طوفان های ژئومغناطیسی معمولاً توسط رویدادهایی به نام پرتاب جرم تاجی یا CME ایجاد می شوند که طی آن میلیاردها تن پلاسما با میدان مغناطیسی بین سیاره ای جاسازی شده از بیرونی ترین قسمت جو خورشید به نام تاج پرتاب می شود.

بیشتر طوفان‌های ژئومغناطیسی خفیف هستند و تأثیرات نسبتاً جزئی روی زمین دارند، اما طوفان‌های قوی‌تر که نادر هستند، می‌توانند سیستم‌های فناوری را ویران کنند.

طوفان‌های ژئومغناطیسی (که می‌توانند از ساعت‌ها تا روزها ادامه داشته باشند) یونوسفر را گرم و منحرف می‌کنند و باعث تداخل در ارتباطات رادیویی دوربرد و همچنین سیستم‌های موقعیت‌یابی جهانی (GPS) می‌شوند. این می‌تواند منجر به خطاهای ناوبری در مورد دوم شود.

در زمین، این رویدادها می توانند منجر به نوسانات شبکه برق شوند که منجر به خاموشی های گسترده شده است، مانند آنچه در طوفان ژئومغناطیسی قوی در سال ۱۹۸۹ رخ داد. آسیب احتمالی

اما، همه چیز بد نیست.

این طوفان‌ها همچنین شفق‌های قطبی خیره‌کننده‌ای را تولید می‌کنند که معمولاً به‌عنوان شفق شمالی یا جنوبی شناخته می‌شوند. این پدیده‌های تماشایی زمانی به وجود می‌آیند که ذرات باردار پرتاب شده توسط خورشید به اتم‌ها و مولکول‌های جو زمین برخورد می‌کنند و آنها را گرم می‌کنند و نور تولید می‌کنند.

رویداد خاموشی رادیویی چیست؟

هر چند وقت یکبار، یک فوران مغناطیسی غول‌پیکر در ناحیه‌ای از جو خورشید رخ می‌دهد که به آن شعله‌ی خورشیدی می‌گویند.

مقداری از این تشعشعات می تواند توانایی یونوسفر در انعکاس امواج رادیویی دوربرد را کاهش دهد و در نتیجه حوادث خاموشی رادیویی را به همراه داشته باشد.

خاموشی های رادیویی یکی از رایج ترین رویدادهای آب و هوای فضایی است که بر روی زمین تأثیر می گذارد. همچنین سریع ترین آنها هستند که با اشعه ایکس که با سرعت نزدیک به نور حرکت می کند و از خورشید تنها در هشت دقیقه می رسد، روی سیاره ما تأثیر می گذارد. به دنبال یک شراره خورشیدی

خاموشی ها چند دقیقه طول می کشد، اما در برخی موارد ممکن است ساعت ها ادامه پیدا کند.

طوفان تابشی خورشیدی چیست؟

فوران های خورشیدی همچنین مقادیر عظیمی از ذرات باردار پرانرژی را به بیرون پرتاب می کنند که می تواند منجر به طوفان های تابشی خورشیدی شود که از چند ساعت تا چند روز طول می کشد.

در حالی که میدان مغناطیسی زمین از این تابش محافظت می کند، این حفاظت کامل نیست و در برخی مناطق، ذرات پرانرژی می توانند به دفاع سیاره ما نفوذ کنند.

هنگامی که این اتفاق می افتد، ذرات با حرکت سریع توسط خطوط میدان مغناطیسی زمین به سمت قطب هایی هدایت می شوند که می توانند در جو نفوذ کنند.

یک شراره خورشیدی
عکسی که در سال ۱۹۷۴ از ایستگاه فضایی Skylab گرفته شده است که شعله های خورشیدی را بر روی سطح خورشید نشان می دهد که ناشی از آزاد شدن ناگهانی انرژی از میدان مغناطیسی است. فوران های خورشیدی می توانند منجر به حوادث خاموشی رادیویی در زمین شوند.
E. Gibson / MPI / Getty Images

این ذرات می توانند به مدارهای الکترونیکی فضاپیماها و در واقع به DNA فضانوردان یا سایر موجودات زنده در فضا آسیب وارد کنند.

برخی از طوفان‌های تابش خورشیدی بسیار قدرتمند حتی می‌توانند مسافران و خدمه پرواز در هواپیماها را در عرض جغرافیایی و ارتفاع بالا در معرض افزایش سطوح تشعشع قرار دهند.

آیا می توانیم آب و هوای فضا را پیش بینی کنیم؟

پیوش مهتا، استادیار مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه ویرجینیای غربی گفت: نیوزویک بسته به شرایط، چند راه برای محافظت از مردم، فناوری و زیرساخت ها در برابر تأثیرات آب و هوای فضا وجود دارد.

با این حال، توانایی ما برای پیش‌بینی رویدادهای بالقوه جدی هنوز نسبتاً محدود است.

به عنوان مثال، اگر هنگام پرواز با خطوط هوایی تجاری نگران قرار گرفتن در معرض تشعشعات هستید، یکی از راه‌های محافظت در برابر آن می‌تواند این باشد که توانایی پیش‌بینی بهتر نقاط پرتوتابی در مسیر پرواز را داشته باشید و سعی کنید از آنها اجتناب کنید. ، “او گفت.

“اما، ما هنوز در نقطه ای نیستیم که بتوانیم آن را به خوبی انجام دهیم.”

دانشمندان آب و هوای فضا را با استفاده از مخلوطی از فضاپیماها در مدار اطراف زمین و مناطق دورتر و همچنین رصدخانه های زمینی رصد می کنند.

اما در حالی که درک ما از آب و هوای فضا در طول عصر فضا بسیار بهبود یافته است، هنوز راه درازی باقی مانده تا توانایی های مدل سازی و پیش بینی ما با توانایی های آب و هوا در زمین برابری کند.

او افزود: «وقتی در مورد آب و هوای فضا صحبت می کنیم، مردم بلافاصله شروع به اتصال آن به کاری که ما در زمینه پیش بینی آب و هوای زمین انجام می دهیم، می کنند.

“ما از نظر درک توانایی خود در مدل سازی آب و هوا روی زمین بسیار جلوتر هستیم. از نظر پیش بینی آب و هوای فضا، ما در مراحل اولیه هستیم. این به نوعی از این واقعیت آشکار است که ما واقعاً کار خوبی انجام نمی دهیم. در پیش بینی بیشتر فرآیندها، به ویژه در طول رویدادهای فعال.