Vesoljsko vreme, motnje sončnega vetra in radijski izbruhi

Solar veter, tok električno nabitih delcev, ki izhajajo iz zunanje atmosferske plasti Sonca, predstavlja grožnjo obliki življenja in sodobni človeški družbi, ki temelji na električni tehnologiji. Zemeljsko magnetno polje zagotavlja zaščito pred vhodnimi sončna veter tako, da jih odbije. Drastičen sončna dogodki, kot je množični izmet električno nabite plazme iz sončne korone, povzročajo motnje v sončna veter. Zato je študija motenj v pogojih sončna veter (imenovan Vesolje vreme) je imperativ. Koronalni izmet mase (CME), imenovan tudi 'sončna nevihte" ali "prostor nevihte' je povezana z sončna radio poči. Študija o sončna radijski izbruhi v radijskih observatorijih lahko dajo idejo o CME in pogojih sončnega vetra. Prva statistična študija (pred kratkim objavljena) 446 posnetih radijskih izbruhov tipa IV, opaženih v zadnjem sončnem ciklu 24 (vsak cikel se nanaša na spremembo Sončevega magnetnega polja vsakih 11 let), je pokazala, da je večina dolgotrajnih radijskih valov tipa IV Solar Izbruhe so spremljali izbruhi koronalne mase (CME) in motnje v pogojih sončnega vetra. 

Tako kot na vreme na Zemlji vplivajo motnje vetra, prostor na vreme" vplivajo motnje v "sončnem vetru". Toda podobnost se tukaj konča. Za razliko od vetra na Zemlji, ki je sestavljen iz zraka, sestavljenega iz atmosferskih plinov, kot so dušik, kisik itd., je sončni veter sestavljen iz pregrete plazme, ki jo sestavljajo električno nabiti delci, kot so elektroni, protoni, delci alfa (helijevi ioni) in težki ioni, ki nenehno izhajajo iz sončne atmosfere v vseh smereh, tudi v smeri Zemlje.   

Sonce je glavni vir energije za življenje na Zemlji, zato ga v mnogih kulturah spoštujejo kot darovalca življenja. A obstaja tudi druga stran. Sončev veter, neprekinjen tok električno nabitih delcev (tj. plazme), ki izvirajo iz sončne atmosfere, predstavlja nevarnost za življenje na Zemlji. Zahvaljujoč zemeljskemu magnetnemu polju, ki večino ionizirajočega sončnega vetra odbije stran (od Zemlje) in zemeljski atmosferi, ki absorbira večino preostalega sevanja in tako zagotavlja zaščito pred ionizirajočim sevanjem. A tu je še več – sončni veter poleg grožnje biološkim oblikam življenja ogroža tudi sodobno družbo, ki jo poganja elektrika in tehnologija. Elektronski in računalniški sistemi, električna omrežja, naftovodi in plinovodi, telekomunikacije, radijske komunikacije, vključno z omrežji mobilne telefonije, GPS, prostor misije in programi, satelitske komunikacije, internet itd. – vse to lahko potencialno motijo ​​in ustavijo motnje sončnega vetra¹. Posebej ogroženi so astronavti in vesoljska plovila. V preteklosti je bilo več primerov, na primer marca 1989 'Quebec Blackout' v Kanadi je zaradi velikega sončnega izbruha močno poškodovano električno omrežje. Tudi nekateri sateliti so bili poškodovani. Zato je nujno, da spremljate razmere sončnega vetra v bližini Zemlje – njegove značilnosti, kot sta hitrost in gostota, magnetno polje moč in usmerjenost ter energijske ravni delcev (tj. prostor vreme) bo vplivalo na oblike življenja in sodobno človeško družbo.  

Kot 'vremenska napoved' lahko 'prostor je tudi vreme napovedano? Kaj določa sončni veter in njegove razmere v bližini Zemlje? Lahko kakšne resne spremembe v prostor vedeti vnaprej, da bi sprejeli preventivne ukrepe za zmanjšanje škodljivega vpliva na Zemljo? In zakaj sploh nastane sončni veter?   

Sonce je krogla vročega električno nabitega plina in zato nima določene površine. Plast fotosfere se obravnava kot površina sonca, ker je to tisto, kar lahko opazujemo s svetlobo. Plasti pod fotosfero navznoter proti jedru so za nas neprozorne. Sončna atmosfera je sestavljena iz plasti nad površino fotosfere sonca. To je prozorna plinasta halo, ki obdaja Sonce. Sončno ozračje, bolje vidno z Zemlje med popolnim sončnim mrkom, ima štiri plasti: kromosfero, sončno prehodno območje, korono in heliosfero.  

Sončni veter nastane v koroni, drugi plasti (od zunaj) sončne atmosfere. Korona je plast zelo vroče plazme. Medtem ko je temperatura površine Sonca približno 6000 K, je povprečna temperatura korone približno 1-2 milijona K. Imenuje se "paradoks koronskega segrevanja", mehanizem in procesi segrevanja korone in pospeška sončnega vetra do zelo visoka hitrost in širitev v medplanetarni prostor še ni dobro razumljen, ² čeprav so raziskovalci v nedavnem prispevku poskušali to rešiti s pomočjo fotonov izvora aksiona (hipotetični elementarni delček temne snovi). ³.  

Občasno se velika količina vroče plazme izvrže iz korone v najbolj oddaljeno plast sončne atmosfere (heliosfero). Ugotovljeno je, da izbruhi plazme iz korone, imenovani koronalni izbruhi mase (CME), povzročajo velike motnje temperature, hitrosti, gostote in medplanetarni magnetno polje. Ti ustvarjajo močne magnetne nevihte v geomagnetnem polju Zemlje ⁴. Izbruh plazme iz korone vključuje pospeševanje elektronov, pospešek nabitih delcev pa ustvarja radijske valove. Posledično so izbruhi koronalne mase (CME) povezani tudi z izbruhi radijskih signalov iz Sonca. ⁵. Zato, prostor vremenske študije bi vključevale preučevanje časa in intenzivnosti masnih izbruhov plazme iz korone v povezavi s povezanimi sončnimi izbruhi, ki so radijski izbruhi tipa IV, ki trajajo dolgo (več kot 10 minut).    

Pojav radijskih izbruhov v prejšnjih sončnih ciklih (periodični cikel Sončevega magnetnega polja vsakih 11 let) v zvezi s koronalnimi izbruhi mase (CME) je bil preučen v preteklosti.  

Ena nedavna dolgoročna statistična študija avtorja Anšu Kumari et al. od Univerza v Helsinkih o radijskih izbruhih, opaženih v sončnem ciklu 24, dodatno osvetljuje povezavo dolgotrajnih, širše frekvenčnih radijskih izbruhov (imenovanih izbruhi tipa IV) s CME. Ekipa je ugotovila, da je približno 81 % izbruhov tipa IV sledil izmet koronalne mase (CME). Približno 19 % izbruhov tipa IV niso spremljali CME. Poleg tega le 2.2 % CME spremljajo radijski izbruhi tipa IV ⁶.  

Razumevanje časovne razporeditve dolgotrajnih izbruhov tipa IV in CME na postopen način bo pomagalo pri oblikovanju in časovni razporeditvi trenutnega in prihodnjega prostor ustrezno programi, da bi zmanjšali vpliv le-teh na takšne misije in navsezadnje na oblike življenja in civilizacijo na Zemlji. 

***

Reference:    

1. Bela SM., nd. Sončni radijski izbruhi in Vesolje Vreme. Univerza v Marylandu. Na voljo na spletnem naslovu https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Dostop 29. januarja 2021. 

2. Aschwanden MJ et al 2007. Paradoks koronalnega ogrevanja. The Astrophysical Journal, letnik 659, številka 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. Rešitev problema koronalnega ogrevanja s pomočjo fotonov aksionskega izvora. Fizika temnega vesolja, letnik 31, januar 2021, 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. Koronalni izmeti mase in motnje v parametrih plazme solarnega vetra v povezavi z geomagnetnimi nevihtami. Journal of Physics: Conference Series 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N., 2011. Koronalni množični izmet in sončne radijske emisije. Podatkovni center CDAW NASA. Na voljo na spletu na https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Dostop 29. januarja 2021.  

6. Kumari A., Morosan DE., in Kilpua EKJ., 2021. O pojavu izbruhov sončnega radia IV tipa v 24. sončnem ciklu in njihovi povezavi s koronalnimi izmeti mase. Objavljeno 11. januarja 2021. The Astrophysical Journal, letnik 906, številka 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***