סולרי הרוח, זרם החלקיקים הטעונים חשמלית הנובע מהקורונה החיצונית של השכבה האטמוספרית של השמש, מהווה איום על צורת החיים ועל טכנולוגיה חשמלית המבוססת על החברה האנושית המודרנית. השדה המגנטי של כדור הארץ מספק הגנה מפני הנכנסים סולרי רוח על ידי הסטתם. דרסטי סולרי אירועים כמו פליטה המונית של פלזמה טעונה חשמלית מהקורונה של השמש יוצרת הפרעות ב- סולרי רוּחַ. לכן, לימוד של הפרעות בתנאים של סולרי רוח (נקראת מֶרחָב מזג האוויר) הוא הכרחי. פליטת מסה קורונלית (CME), הנקראת גם 'סולרי סערות' או 'שטח סערות' קשורה ל סולרי רָדִיוֹ מתפרצים. לימודי סולרי פרצי רדיו במצפה הרדיו יכולים לתת מושג על CMEs ותנאי רוח סולארית. המחקר הסטטיסטי הראשון (שפורסם לאחרונה) של 446 פרצי רדיו מתועדים מסוג IV שנצפו במחזור השמש האחרון 24 (כל מחזור מתייחס לשינוי בשדה המגנטי של השמש כל 11 שנים), מצא שרוב הרדיו מסוג IV ארוך טווח. סולרי התפרצויות לוו ב-Coronal Mass Ejection (CMEs) והפרעות בתנאי הרוח הסולארית.
בדיוק כמו שמזג האוויר על פני כדור הארץ מושפע מההפרעות ברוח, שטח מזג האוויר' מושפע מההפרעות ב'רוח השמש'. אבל הדמיון מסתיים כאן. בניגוד לרוח על כדור הארץ העשויה מאוויר המורכב מגזים אטמוספריים כמו חנקן, חמצן וכו', רוח השמש מורכבת מפלזמה מחוממת-על המורכבת מחלקיקים טעונים חשמלית כמו אלקטרונים, פרוטונים, חלקיקי אלפא (יוני הליום) ויונים כבדים הנובעים ללא הרף מהגוף. אטמוספירת השמש לכל הכיוונים כולל לכיוון כדור הארץ.
השמש היא המקור האולטימטיבי של אנרגיה לחיים על פני כדור הארץ ולכן מכובדת בתרבויות רבות כנותנת חיים. אבל יש גם צד אחר. רוח השמש, הזרם המתמשך של חלקיקים טעונים חשמלית (כלומר פלזמה) שמקורם באטמוספירה הסולארית מהווה איום על החיים על פני כדור הארץ. הודות לשדה המגנטי של כדור הארץ שמסיט את רוב רוח השמש המייננת הרחק (מכדור הארץ) ולאטמוספירה של כדור הארץ שסופגים את רוב הקרינה שנותרה ובכך מספקים הגנה מפני הקרינה המייננת. אבל יש בזה עוד - בנוסף לאיום על צורות החיים הביולוגיות, רוח השמש גם מהווה איום על חשמל וטכנולוגיה המונעת על החברה המודרנית. מערכות האלקטרוניקה והמחשוב, רשתות החשמל, צינורות הנפט והגז, טלקום, תקשורת רדיו לרבות רשתות טלפונים ניידים, GPS, שטח משימות ותכניות, תקשורת לוויינית, אינטרנט וכו' - כל אלה עלולים להשתבש ולהביא לעצירה עקב הפרעות ברוח השמש1. אסטרונאוטים וכלי החלל נמצאים בסיכון מיוחד. היו כמה מקרים של זה בעבר, למשל, מרץ 1989 ״בלאקאוט של קוויבק' בקנדה שנגרם עקב התלקחות סולארית מסיבית פגעה קשות ברשת החשמל. גם כמה לוויינים ספגו נזקים. לכן, ההכרח לעקוב אחר תנאי רוח השמש בסביבת כדור הארץ - כיצד המאפיינים שלה כמו מהירות וצפיפות, השדה המגנטי חוזק והתמצאות, ורמות חלקיקים אנרגטיים (כלומר, שטח מזג האוויר) תשפיע על צורות החיים והחברה האנושית המודרנית.
כמו 'תחזית מזג האוויר', יכול 'שטח מזג האוויר גם ניתן לחזות? מה קובע את רוח השמש ותנאיה בקרבת כדור הארץ? האם יש שינויים רציניים ב שטח מזג האוויר לדעת מראש לנקוט בפעולות מנע כדי למזער את ההשפעה המזיקה על כדור הארץ? ולמה בכלל נוצרת רוח השמש?
השמש היא כדור של גז טעון חשמלי חם ולכן אין לה משטח מוגדר. שכבת הפוטוספירה מטופלת כפני השטח של השמש מכיוון שזה מה שאנו יכולים לצפות באור. שכבות מתחת לפוטוספירה פנימה לכיוון הליבה אטומות עבורנו. אטמוספירת השמש עשויה משכבות מעל פני השטח של הפוטוספירה של השמש. זוהי הילה הגזי השקופה המקיפה את השמש. נראה טוב יותר מכדור הארץ במהלך ליקוי החמה המלא, לאטמוספירת השמש יש ארבע שכבות: כרומוספרה, אזור מעבר שמש, קורונה והליוספירה.
רוח שמש נוצרת בקורונה, השכבה השנייה (מבחוץ) של אטמוספירת השמש. קורונה היא שכבה של פלזמה חמה מאוד. בעוד שטמפרטורת פני השמש היא כ-6000K, הטמפרטורה הממוצעת של העטרה היא כ-1-2 מיליון K. המכונה 'פרדוקס חימום קורונלי', המנגנון ותהליכי חימום העטרה והאצת רוח השמש עד מאוד מהירות גבוהה והתרחבות לתוך בין פלנטרי שטח עדיין לא מובן היטב, 2 אם כי במאמר שנערך לאחרונה, חוקרים ביקשו לפתור זאת באמצעות פוטונים מקוריים של אקסיון (חלקיק היסודי החומר האפל ההיפותטי). 3.
מדי פעם, כמות עצומה של פלזמה חמה נפלטת מהקורונה לשכבה החיצונית ביותר של אטמוספירת השמש (הליוספירה). המכונה פליטת מסה קורונלית (CMEs), פליטות המוניות של פלזמה מהקורונה מתגלות כיוצרות הפרעות גדולות בטמפרטורת רוח השמש, מהירות, צפיפות ו בין פלנטרי שדה מגנטי. אלה יוצרים סערות מגנטיות חזקות בשדה הגיאומגנטי של כדור הארץ 4. התפרצות פלזמה מהקורונה כרוכה בהאצה של אלקטרונים והאצה של חלקיקים טעונים מייצרת גלי רדיו. כתוצאה מכך, פליטת מסה קורונלית (CME) קשורה גם להתפרצויות של אותות רדיו מהשמש 5. לכן, שטח מחקרי מזג אוויר יכללו מחקר של תזמון ועוצמת פליטות המוניות של פלזמה מהקורונה יחד עם התפרצויות השמש הקשורות, שהיא פרץ רדיו מסוג IV הנמשך לאורך זמן (יותר מ-10 דקות).
התרחשותם של פרצי רדיו במחזורי השמש המוקדמים יותר (המחזור התקופתי של השדה המגנטי של השמש כל 11 שנים) ביחס לפליטות העטרה (CMEs) נחקרה בעבר.
מחקר סטטיסטי ארוך טווח שנערך לאחרונה על ידי אנשו קומארי et al. שֶׁל אוניברסיטת הלסינקי על פרצי רדיו שנצפו במחזור השמש 24, שופך אור נוסף על הקשר של התפרצויות רדיו ארוכות טווח, בתדר רחב יותר (הנקרא פרצי סוג IV) עם CMEs. הצוות מצא שכ-81% מההתפרצויות מסוג IV עוקבות אחרי פליטות העטרה (CME). כ-19% מהתפרצויות מסוג IV לא לוו ב-CME. בנוסף, רק 2.2% מה-CMEs מלווים בפרצי רדיו מסוג IV 6.
הבנת התזמון של התפרצויות ארוכות מסוג IV וה-CMEs באופן מצטבר יעזור בתכנון ובתזמון של ההמשך והעתיד שטח תוכניות בהתאם, כדי להפחית את ההשפעה של אלה על משימות כאלה ובסופו של דבר על צורות החיים והציוויליזציה על פני כדור הארץ.
***
הפניות:
- לבן SM., nd. פרצי רדיו סולאריים ו מֶרחָב מזג אוויר. אוניברסיטת מרילנד. זמין באינטרנט ב https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf ניגש ב-29 ב-Jamaury 2021.
- Aschwanden MJ et al 2007. פרדוקס החימום העטרה. The Astrophysical Journal, כרך 659, מספר 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070
- Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. פתרון בעיית חימום קורונלי באמצעות פוטונים מקור אקסיון. פיזיקה של היקום האפל כרך 31, ינואר 2021, 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746
- Verma PL., et al 2014. פליטת מסה קורונלית והפרעות בפרמטרים של פלזמה של רוח סולארית בקשר עם סופות גיאומגנטיות. Journal of Physics: Conference Series 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060
- Gopalswamy N., 2011. פליטות המוני קורונליות ופליטות רדיו סולאריות. CDAW Data Center NASA. זמין באינטרנט ב https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf נגיש ב-29 בינואר 2021.
- Kumari A., Morosan DE., and Kilpua EKJ., 2021. על התרחשותם של פרצי רדיו סולאריים מסוג IV במחזור השמש 24 והקשר שלהם עם פליטות מסות קורונליות. פורסם ב-11 בינואר 2021. The Astrophysical Journal, כרך 906, מספר 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878
***
