Laikapstākļi kosmosā, saules vēja traucējumi un radio pārrāvumi

Saules vējš, elektriski lādētu daļiņu plūsma, kas izplūst no Saules ārējā atmosfēras slāņa vainaga, apdraud dzīvības formu un elektrisko tehnoloģiju balstīto mūsdienu cilvēku sabiedrību. Zemes magnētiskais lauks nodrošina aizsardzību pret ienākošo saules vējš, novirzot tos prom. Drastiski saules tādi notikumi kā elektriski lādētas plazmas masveida izmešana no Saules vainaga rada traucējumus saules vējš. Tāpēc traucējumu izpēte apstākļos saules vējš (saukts telpa laikapstākļi) ir obligāta prasība. Koronālā masas izgrūšana (CME), saukta arī par "saules vētras" vai "telpa vētras' ir saistīta ar saules radio sprādzieni. Pētījums par saules radio uzliesmojumi radio observatorijās var sniegt priekšstatu par CME un saules vēja apstākļiem. Pirmajā statistiskajā pētījumā (publicēts nesen) par 446 reģistrētiem IV tipa radio uzliesmojumiem, kas novēroti pēdējā Saules ciklā 24 (katrs cikls attiecas uz Saules magnētiskā lauka izmaiņām ik pēc 11 gadiem), atklāja, ka lielākā daļa ilgstošas ​​​​IV tipa radio Saules Uzliesmojumus pavadīja koronālās masas izmešana (CME) un traucējumi saules vēja apstākļos. 

Tāpat kā laikapstākļus uz Zemes ietekmē vēja traucējumi, telpa laika apstākļus” ietekmē “saules vēja” traucējumi. Bet līdzība šeit beidzas. Atšķirībā no vēja uz Zemes, kas sastāv no gaisa, kas sastāv no atmosfēras gāzēm, piemēram, slāpekļa, skābekļa utt., Saules vējš sastāv no pārkarsētas plazmas, kas sastāv no elektriski lādētām daļiņām, piemēram, elektroniem, protoniem, alfa daļiņām (hēlija joniem) un smagajiem joniem, kas nepārtraukti izplūst no Saules atmosfēra visos virzienos, ieskaitot Zemes virzienu.   

Saule ir galvenais enerģijas avots dzīvībai uz Zemes, tāpēc daudzās kultūrās to ievēro kā dzīvības devēju. Bet ir arī otra puse. Saules vējš, nepārtraukta elektriski lādētu daļiņu (piemēram, plazmas) plūsma no saules atmosfēras apdraud dzīvību uz Zemes. Pateicoties Zemes magnētiskajam laukam, kas novirza lielāko daļu jonizējošā saules vēja prom (no Zemes), un Zemes atmosfērai, kas absorbē lielāko daļu atlikušā starojuma, tādējādi nodrošinot aizsardzību pret jonizējošā starojuma iedarbību. Taču tur ir kas vairāk – papildus draudiem bioloģiskajām dzīvības formām saules vējš apdraud arī elektrības un tehnoloģiju virzītu mūsdienu sabiedrību. Elektroniskās un datorsistēmas, elektrotīkli, naftas un gāzes cauruļvadi, telekomunikācijas, radio sakari, tostarp mobilo tālruņu tīkli, GPS, telpa misijas un programmas, satelītsakari, internets utt. — to visu var traucēt un apturēt saules vēja radītie traucējumi¹. Īpaši apdraudēti ir astronauti un kosmosa kuģi. Pagātnē bija vairāki tādi gadījumi, piemēram, 1989. gada martā Kvebekas aptumšošanaKanādā, ko izraisīja milzīgs saules uzliesmojums, bija nopietni bojāts elektrotīkls. Arī daži satelīti bija cietuši bojājumus. Tāpēc obligāti jāseko līdzi Saules vēja apstākļiem Zemes tuvumā – kā tā raksturojas, piemēram, ātrums un blīvums, magnētiskais lauks spēks un orientācija, kā arī enerģētisko daļiņu līmenis (ti, telpa laikapstākļi) ietekmēs dzīvības formas un mūsdienu cilvēku sabiedrību.  

Tāpat kā "laika prognoze", var "telpa laikapstākļus arī prognozēt? Kas nosaka Saules vēju un tā apstākļus Zemes tuvumā? Var būt nopietnas izmaiņas telpa vai ir iepriekš zināmi laikapstākļi, lai veiktu preventīvas darbības, lai samazinātu postošo ietekmi uz Zemi? Un kāpēc vispār veidojas saules vējš?   

Saule ir karstas, elektriski uzlādētas gāzes bumba, un tāpēc tai nav noteiktas virsmas. Fotosfēras slānis tiek uzskatīts par saules virsmu, jo tas ir tas, ko mēs varam novērot ar gaismu. Slāņi zem fotosfēras uz iekšpusi pret kodolu mums ir necaurspīdīgi. Saules atmosfēra sastāv no slāņiem virs saules fotosfēras virsmas. Tas ir caurspīdīgs gāzveida oreols, kas ieskauj Sauli. Labāk redzams no Zemes pilnā Saules aptumsuma laikā, Saules atmosfērai ir četri slāņi: hromosfēra, saules pārejas reģions, korona un heliosfēra.  

Saules vējš veidojas koronā, otrajā Saules atmosfēras slānī (no ārpuses). Korona ir ļoti karstas plazmas slānis. Kamēr Saules virsmas temperatūra ir aptuveni 6000 K, koronas vidējā temperatūra ir aptuveni 1–2 miljoni K. To sauc par “koronālās sildīšanas paradoksu”, koronas uzsilšanas un saules vēja paātrināšanās mehānisms un procesi līdz ļoti. liels ātrums un paplašināšanās uz starpplanētu telpa vēl nav labi saprasts, ² lai gan nesenā dokumentā pētnieki ir mēģinājuši to atrisināt, izmantojot aksionas (hipotētiskās tumšās matērijas elementārdaļiņas) izcelsmes fotonus. ³.  

Reizēm milzīgs daudzums karstas plazmas tiek izmests no koronas Saules atmosfēras visattālākajā slānī (heliosfērā). Ir konstatēts, ka plazmas masas izmešana no koronas, ko sauc par koronālās masas izmešanu (CME), rada lielus traucējumus saules vēja temperatūrā, ātrumā, blīvumā un starpplanētu magnētiskais lauks. Tie rada spēcīgas magnētiskas vētras Zemes ģeomagnētiskajā laukā ⁴. Plazmas izvirdums no korona ietver elektronu paātrinājumu, un lādētu daļiņu paātrinājums rada radioviļņus. Rezultātā koronālās masas izgrūšana (CME) ir saistīta arī ar radio signālu pārrāvumiem no Saules. ⁵. Tādēļ telpa laikapstākļu pētījumos būtu jāiekļauj plazmas masveida izsviedes no vainaga laika un intensitātes izpēte saistībā ar saistītajiem saules uzliesmojumiem, kas ir IV tipa radio uzliesmojums, kas ilgst ilgu laiku (vairāk nekā 10 minūtes).    

Radio uzliesmojumu rašanās agrākajos Saules ciklos (Saules magnētiskā lauka periodiskais cikls ik pēc 11 gadiem) saistībā ar koronālās masas izmešanu (CME) ir pētīta pagātnē.  

Viens nesens ilgtermiņa statistikas pētījums, ko veica Anšu Kumari un citi. no Helsinku Universitāte par radio uzliesmojumiem, kas novēroti saules ciklā 24, sniedz papildu skaidrību par ilgstošas, plašākas frekvences radio uzliesmojumu (sauktu par IV tipa pārrāvumiem) saistību ar CME. Komanda atklāja, ka aptuveni 81% no IV tipa sprādzieniem sekoja koronālās masas izgrūšana (CME). Apmēram 19% IV tipa sprādzienu nepavadīja CME. Turklāt tikai 2.2% CME pavada IV tipa radio uzliesmojumi ⁶.  

IV tipa ilgstošas ​​​​pārrāvuma un CME pakāpeniska laika izpratne palīdzēs plānot un noteikt pašreizējos un turpmākos notikumus. telpa programmas, lai samazinātu to ietekmi uz šādām misijām un galu galā uz dzīvības formām un civilizāciju uz Zemes. 

***

Norādes:    

1. Balts SM., nd. Saules radio uzliesmojumi un telpa Laikapstākļi. Merilendas Universitāte. Pieejams tiešsaistē plkst https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Piekļuve Jamaury 29. 2021. gadā. 

2. Aschwanden MJ et al 2007. The Coronal Heating Paradox. The Astrophysical Journal, 659. sējums, 2. numurs. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. Koronālās apkures problēmas risinājums, izmantojot aksionas izcelsmes fotonus. Physics of the Dark Universe, 31. sējums, 2021. gada janvāris, 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. Koronālās masas izsviedes un traucējumi Saules vēja plazmas parametros saistībā ar ģeomagnētiskajām vētrām. Fizikas žurnāls: konferenču sērija 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N., 2011. Koronālās masas izmešana un saules radio emisijas. CDAW datu centrs NASA. Pieejams tiešsaistē plkst https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Skatīts 29. gada 2021. janvārī.  

6. Kumari A., Morosan DE. un Kilpua EKJ., 2021. Par IV tipa saules radio uzliesmojumu rašanos Saules ciklā 24 un to saistību ar koronālās masas izmešanu. Publicēts 11. gada 2021. janvārī. The Astrophysical Journal, 906. sējums, 2. numurs. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***