תחזית מזג האוויר בחלל: חוקרים עוקבים אחר רוח שמש מהשמש לסביבה הקרובה לכדור הארץ

החוקרים עקבו, לראשונה, אחר התפתחות רוח השמש מתחילתה בשמש ועד להשפעתה על סביבת החלל הקרובה לכדור הארץ וגם הראו כיצד ניתן לחזות אירוע מזג אוויר בחלל יומיים עד 2 ימים מראש. המחקר חדשני בחיבור התפשטות רוח השמש והשפעתה על הסביבה הקרובה לכדור הארץ מנקודות התצפית השונות בחלל. זה מדגים שלוויינים הממוקמים במקום הנכון בחלל יכולים לשמש לניטור התפשטות רוחות השמש לעבר כדור הארץ שיכולים לשפר במידה ניכרת את חיזוי מזג האוויר בחלל. בנוסף, "משימת המשמר" המתוכננת של סוכנות החלל האירופית (ESA) שואפת גם לפקוח עין על רוחות שמש כדי לתת אזהרות מוקדמות על סופות שמש מתקרבות מנקודת לגראנז' החמישית (L2.5) במרחק הקרוב ביותר של 5 מיליון ק"מ מהשמש. . כעת בשלב הפיתוח, הוא יספק זרם נתונים כמעט בזמן אמת עבור שירותי מזג אוויר בחלל לאחר שיגורו ב-150.

חיזוי מזג האוויר (כלומר, איך תהיה מהירות הרוח, גשמים, טמפרטורה, אור שמש וכו') במקום חשוב לנו מכמה סיבות הנוגעות לחיי היום יום שלנו כולל חקלאות, תחבורה, פנאי ובידור וכו'. חיזוי מדויק של מזג האוויר עוזר לכלכלה והופך את חיינו לקלים ונוחים אך חשוב מכך, זה נותן לנו זמן לגייס משאבים לנקוט בפעולות מניעה הכרחיות כדי להגן מפני נזקים לחיים ולרכוש מאירועי מזג אוויר קשים כמו שיטפונות, ציקלונים, גלי חום, גשמים כבדים וכו'.

מזג האוויר בכדור הארץ משפיע עלינו, כך גם "מזג האוויר בחלל". מכיוון שהכוכב הביתי שלנו כדור הארץ הוא חלק ממערכת כוכבים של כוכב ממוצע שנקרא שמש (שזה בתורו חלק קטן מגלקסיה חסרת חשיבות ביקום הנקראת שביל החלב), החיים והציוויליזציה שלנו על כדור הארץ מושפעים מהתנאים בחלל במיוחד התרחשויות מזג אוויר בשכונה שלנו במערכת השמש. כל שינוי דרסטי שלילי במזג האוויר בחלל מהווה איום על צורות החיים הביולוגיות ועל התשתית הטכנולוגית המבוססת על חשמל ואלקטרוניקה על פני כדור הארץ ובחלל. מערכות אלקטרוניקה ומחשבים, רשתות חשמל, צינורות נפט וגז, טלקום, תקשורת רדיו לרבות רשתות טלפונים ניידים, GPS, משימות ותכניות חלל, תקשורת לוויינית, אינטרנט וכו' - כל אלה עלולים להשתבש ולהביא לעצירה עקב הפרעות קשות במזג אוויר בחלל. אסטרונאוטים ומתקנים מבוססי חלל כמו חלליות נמצאים בסיכון מיוחד. היו כמה מקרים של זה בעבר, למשל, מרץ 1989 'הבלאקאוט של קוויבק' בקנדה שנגרם עקב התלקחות סולארית מסיבית פגע קשות ברשת החשמל. גם כמה לוויינים ספגו נזקים. לכן, ההכרח של מערכת לחיזוי מזג האוויר בחלל, בדיוק כמו שיש לנו מערכות לחיזוי מזג האוויר על כדור הארץ.

בתור התחלה, השחקן העיקרי בתופעת מזג האוויר על פני כדור הארץ הוא זרמי ה"רוח" המורכבים ממולקולות של גזים באטמוספירה של כדור הארץ. במקרה של מזג אוויר בחלל, זוהי "רוח סולארית" המורכבת מזרמים של חלקיקים מיוננים באנרגיה גבוהה כגון אלקטרונים, חלקיקי אלפא וכו' (כלומר פלזמה) הנובעים משכבת עטרה מחוממת-על של אטמוספירת השמש לכל עבר בהליוספירה, כולל לעבר כַּדוּר הָאָרֶץ.

חיזוי מזג האוויר בחלל, אפוא, כרוך בחיזוי תנאי הרוח הסולארית על סמך ההבנה הנוכחית של היווצרותה, עוצמתה ותנועתה בחלל. אנו יודעים, פליטה פתאומית של מסות משכבת העטרה של השמש (כלומר פליטת מסה קורונלית או CME) קשורה לתנאי רוח שמש עזים או לסופות שמש. אז, תצפית על שדות מגנטיים של CME או פוטוספריים יכולה לתת מושג לגבי מניעת סערת רוח סולארית, אבל מערכת רגילה לחיזוי מזג האוויר בחלל תדרוש שילוב של מודל עם תצפיות על רוח השמש כדי למצוא אומדן של המציאות (כלומר הטמעת נתונים). זה, בתורו, ידרוש מעקב קבוע אחר התפתחות הרוח הסולארית מתחילתה בשמש ועד להשפעתה על סביבת החלל הקרובה לכדור הארץ.

כפי שדווח ב-09 בספטמבר 2024, חוקרים מ- VSSC, ISRO עקבו, לראשונה, אחר התפתחות רוח השמש מתחילתה בשמש ועד להשפעתה על סביבת החלל הקרובה לכדור הארץ. תוך שימוש בנתונים מאותות רדיו TTC (טלמטריה, מעקב ופיקוד) ממשימת המסלול של Mars Orbiter (MOM) של ISRO משנת 2015 ורשת InSWIM (הרשת ההודית לניטור השפעות מזג אוויר בחלל), הם מיפו את המקור, התאוצה וההתפשטות של המהירות הגבוהה זרמי רוח שמש (HSS) וצפו בהשפעתם על היונוספירה של כדור הארץ בקו הרוחב הנמוך. הראו כיצד ניתן לחזות אירוע מזג אוויר בחלל יומיים עד 2 ימים מראש. המחקר חדשני בחיבור התפשטות רוח השמש והשפעתה על הסביבה הקרובה לכדור הארץ מנקודות התצפית השונות בחלל. זה מדגים שלוויינים הממוקמים במקום הנכון בחלל יכולים לשמש בניטור התפשטות רוחות השמש לעבר כדור הארץ שיכולים לשפר במידה ניכרת את חיזוי מזג האוויר בחלל.

תמונה: נאס"א, STScI *נאס"א, סוכנות החלל האירופית ו CSA*

"משימת המשמר" המתוכננת של סוכנות החלל האירופית (ESA) שואפת גם לפקוח עין על רוחות שמש כדי לתת אזהרות מוקדמות על סופות שמש מתקרבות מנקודת לגראנז' החמישית (L5) במרחק הקרוב ביותר של 150 מיליון ק"מ מסאן. כעת בשלב הפיתוח, הוא יספק זרם נתונים כמעט בזמן אמת עבור שירותי מזג אוויר בחלל לאחר שיגורו ב-2031.

***

הפניות:

ג'יין RN, ואח' 2024. השפעת זרם הרוח הסולארית המהירה על המערכת היונוספרית בקו הרוחב הנמוך - מחקר המשלב תצפיות MOM והודיות InSWIM. הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה, stae2091. פורסם: 09 בספטמבר 2024. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae2091

טרנר ה., 2024. שיפורים בתחזית מהטמעת נתוני רוח סולארית. עבודת דוקטורט. אוניברסיטת רדינג. 21 במאי 2024. DOI: https://doi.org/10.48683/1926.00116526 זמין ב https://centaur.reading.ac.uk/116526/1/Turner_thesis.pdf

ESA. בטיחות בחלל - משימת משמרת. זמין ב https://www.esa.int/Space_Safety/Vigil

Eastwood JP, 2024. The Vigil Magnetometer לשירותי מזג אוויר מבצעיים בחלל מנקודת השמש-אדמה L5. מזג אוויר בחלל. פורסם לראשונה: 05 ביוני 2024. DOI: https://doi.org/10.1029/2024SW003867

***

מאמרים קשורים