چالش های فناوری در مقابل طوفان های خورشیدی
به گزارش اچ پی، اصفهان کارشناس نجوم اظهار داشت: طوفان های خورشیدی به علت فعالیتهای مغناطیسی شدید خورشید رخ می دهند و شامل ذرات آبستن پرانرژی هستند که با میدان مغناطیسی زمین برخورد می کنند. این پدیده می تواند سبب اختلال در مدار ماهواره ها، شبکه های مخابراتی و سیستم های GPS شود و حتی شبکه های برق فشار قوی را هم گرفتار مشکل کند.
طوفان های خورشیدی نتیجه فعالیتهای شدید مغناطیسی در سطح خورشید هستند که طی آن، ذرات آبستن با سرعت بالا بسمت زمین حرکت می کنند. این ذرات در برخورد با میدان مغناطیسی زمین می توانند اثرات منفی بر ارتباطات رادیویی، GPS و عملکرد ماهواره ها بگذارند و حتی زیرساخت های برق را مختل کنند. با این وجود، میدان مغناطیسی زمین مانع اصلی برای پیشگیری از تاثیرات مضر این ذرات است. در نواحی قطبی، این ذرات به جو نفوذ کرده و با برخورد به گازهای موجود در آن، شفق های قطبی دیدنی را به وجود می آورند که نشان دهنده تعامل طبیعت و فناوری است.
ازاین رو با علیرضا بیات، کارشناس نجوم به گفتگو نشستیم تا بیشتر در رابطه با طوفان های خورشیدی و تأثیر آنها روی ماهواره ها و شبکه های مخابراتی و ایجاد شفق های قطبی بدانیم.
طوفان های خورشیدی چگونه شکل می گیرند و چه عواملی باعث تقویت یا تضعیف این طوفان ها می شوند؟
طوفان های خورشیدی بر اثر فعالیتهای مغناطیسی در سطح خورشید شکل می گیرند. این فعالیتها سبب ایجاد جریان هایی از ذرات آبستن پرانرژی و تابش های شدید می شود که به فضا گسیل می شوند. زمانیکه سرعت این بادهای خورشیدی افزایش یابد، شدت طوفان ژئومغناطیسی هم بیشتر می شود. در حالت عادی، باد خورشیدی با سرعت ۱.۴ میلیون کیلومتر بر ساعت حرکت می کند، اما طوفان های شدید می توانند این سرعت را تا پنج برابر بالا برند. این امر باعث افزایش شدت برخورد ذرات آبستن با میدان مغناطیسی زمین و ایجاد طوفان های ژئومغناطیسی شدیدتر می شود.
چگونه ذرات آبستن بادهای خورشیدی در میدان مغناطیسی زمین به تله می افتند و به چه شکلی به ایجاد شفق قطبی کمک می کنند؟
زمانی که ذرات آبستن بادهای خورشیدی به میدان مغناطیسی زمین برخورد می کنند، میدان مغناطیسی بعنوان یک محافظ عمل کرده و این ذرات را به دام می اندازد. این ذرات تنها از نواحی قطبی امکان نفوذ به لایه های بالایی جو را دارند. به هنگام برخورد این ذرات آبستن با جو زمین، انرژی آنها به شکل نورهای زیبا و رنگارنگ آزاد می شود که به شفق های قطبی مشهور است. این شفق ها بیشتر در نواحی قطبی زمین دیده می شوند و منظره ای خارق العاده از نورهای آبی، سبز، قرمز و بنفش به نمایش می گذارند.
تأثیر طوفان های خورشیدی روی مدار و عملکرد ماهواره ها چگونه است و چرا باعث اختلال در مدارهای نزدیک به زمین می شوند؟
طوفان های خورشیدی می توانند باعث ایجاد اختلالات شدیدی در عملکرد ماهواره هایی که در مدارهای نزدیک به زمین قرار دارند، شوند. زمانیکه انرژی این طوفان ها جذب جو زمین می شود، جو گرم و منبسط می شود. این انبساط لایه ترموسفر، چگالی آنرا افزایش داده و باعث افزایش نیروی درگ بر ماهواره ها می شود. این نیروی اضافی، ماهواره ها را تحت فشار قرار داده و آنها را از مسیرشان خارج می کند. بنابراین امکان دارد ماهواره ها از کار بیفتند یا مانند آن چه برای بعضی از ماهواره های استارلینک رخ داد، به اجبار به جو زمین بازگردانده شوند.
چگونه بادهای خورشیدی می توانند باعث افزایش سرعت فرسایش مواد محافظتی ماهواره ها شوند و به قطعات الکترونیکی صدمه بزنند؟
بادهای خورشیدی به علت داشتن ذرات آبستن با انرژی بالا می توانند به مواد محافظتی ماهواره ها صدمه وارد کنند و سبب فرسایش سریع تر آنها شوند. این ذرات، ضمن عبور از لایه های محافظ، به قطعات الکترونیکی داخل ماهواره هم نفوذ کرده و سبب ایجاد خطا در عملکرد آنها می شوند. این فرسایش و صدمه پذیری در طول زمان می تواند باعث از کار افتادن ماهواره ها شود.
میدان مغناطیسی زمین در مقابله با اثرات طوفان های خورشیدی تا چه حد موثر است و چرا برخی نقاط بیشتر تحت الشعاع قرار می گیرند؟
میدان مغناطیسی زمین همچون یک سپر طبیعی در مقابل طوفان های خورشیدی عمل می کند و از نفوذ ذرات آبستن به سطح زمین جلوگیری می کند. این میدان بیشتر در نواحی نزدیک به استوا قوی تر است و اجازه نمی دهد ذرات به لایه های پایین جو نفوذ کنند. با این وجود، در نواحی قطبی که خطوط مغناطیسی به صورت عمودی وارد و خارج می شوند، امکان نفوذ این ذرات بیشتر است. ازاین رو، نواحی قطبی بیشترین تأثیر را از طوفان های خورشیدی می پذیرند و شاهد پدیده هایی چون شفق های قطبی هستند.
چه نوع اختلالاتی در شبکه های مخابراتی و اینترنت به دلیل فعالیتهای خورشیدی رخ می دهد و این اختلالات تا چه مدت می توانند ادامه داشته باشند؟
طوفان های خورشیدی می توانند باعث ایجاد اختلال در شبکه های مخابراتی و اینترنت شوند. این اختلالات به علت تاثیرات طوفان بر امواج رادیویی رخ می دهند که ماهواره ها از آنها برای برقراری ارتباط با زمین استفاده می نمایند. طوفان های شدید امکان دارد سیگنال ها را گرفتار خطا کنند و در نتیجه داده ها با اشتباه به زمین ارسال شوند. این اختلالات می توانند از چند ساعت تا چند روز ادامه داشته باشند و بسته بشدت طوفان و وضعیت تجهیزات ارتباطی متفاوت باشند.
تأثیر طوفان های خورشیدی روی سیستم های GPS و ناوبری چقدر است و این اختلالات چه پیامدهایی برای کاربران زمینی دارد؟
سیستم های GPS بشدت تحت الشعاع طوفان های خورشیدی قرار می گیرند. ذرات آبستن و تابش های حاصل از این طوفان ها می توانند سیگنال های GPS را مختل کنند و در نتیجه موقعیت یابی گرفتار خطا شود.
این اختلالات بخصوص برای حمل و نقل هوایی و دریایی که وابسته به GPS هستند، چالش برانگیز است و امکان دارد در تعیین مسیر و موقعیت گرفتار مشکل شوند.
نقش ماهواره های نظارت بر فعالیتهای خورشیدی چیست و چگونه می توانند به پیشبینی طوفان های خورشیدی کمک کنند؟
ماهواره های نظارتی همچون ACE و DSCOVR که توسط ناسا و مراکز پیشبینی هوای فضایی توسعه یافته اند، اهمیت بالای ی در پیشبینی طوفان های خورشیدی دارند. این ماهواره ها با رصد تاج خورشید و فعالیتهای مغناطیسی آن، می توانند حدود یک ساعت قبل از رسیدن طوفان به زمین اخطار دهند. این هشدارها به سازمان ها کمک می کنند تا تجهیزات خویش را خاموش کرده و شبکه های در معرض خطر را بطور موقت از مدار خارج کنند.
آیا تغییرات در فعالیتهای خورشیدی می تواند به گرم شدن یا سرد شدن جو زمین کمک نماید و به صورت کلی چه تاثیری بر اقلیم سیاره ما دارد؟
تغییرات فعالیتهای خورشیدی، بخصوص در طولانی مدت، می توانند بر جو و اقلیم زمین تأثیر بگذارند. طوفان های شدید خورشیدی می توانند سبب گرم شدن لایه های جوی زمین و در نتیجه تأثیر بر تغییرات اقلیمی شوند. با افزایش تابش های خورشیدی، امکان ذوب یخ های قطبی هم بیشتر می شود که بر افزایش سطح آب دریاها و تغییرات اقلیمی موثر است.
چرا طوفان های خورشیدی سبب تقویت شفق های قطبی می شوند و این فرآیند چگونه از راه تعامل بین ذرات آبستن خورشیدی و میدان مغناطیسی زمین رخ می دهد؟
طوفان های خورشیدی به علت برخورد ذرات آبستن با میدان مغناطیسی زمین، سبب ایجاد شفق های قطبی می شوند. این ذرات تنها از قطب های مغناطیسی می توانند وارد جو شوند و در آنجا با مولکول های جوی برخورد کنند که سبب آزادسازی انرژی به شکل نورهای رنگارنگ می شود. ازاین رو، شفق های قطبی در نواحی قطبی زمین مشاهده می شوند. در شرایط طوفان های شدیدتر، این شفق ها امکان دارد در عرض های جغرافیایی پایین تر هم قابل مشاهده باشند و منظره های زیبایی را برای ساکنان آن مناطق به نمایش بگذارند.
خبرنگار: مریم ترک زاد
منبع: newhp.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب