Bir güneş fırtınasından sonra, son zamanlarda kuzey Almanya’da da güzel kutup ışıkları görülebiliyordu. Bu tür fırtınaların dayandığı güneş patlamaları, uyduların yok olmasına ve Dünya’da büyük ölçekli elektrik kesintilerine de neden olabilir. Neustrelitz’deki Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nden (DLR) Jens Berdermann, “Örneğin tıp teknolojisinde veya ultra hızlı borsa ticaretinde kullanılan son derece hassas uydu zaman sinyali gibi dolaylı etkiler de var” diyor. Artık birçok alanda uydu uygulamaları yaygınlaştığı için güneş fırtınaları çeşitli aksaklıklara yol açabiliyor.
Bu tür olayların sayısı ve gücü, yaklaşık on bir yıllık bir döngüde bir kez daha maksimuma yaklaşan güneşin etkinliğine bağlıdır. 2024 ile 2026 yılları arasında başarılabilir. Bu nedenle, esas olarak güneşten gelen radyasyon, parçacıklar ve manyetize plazmadan kaynaklanan uzay havasını tahmin etmek, önümüzdeki dönemde muhtemelen giderek daha önemli hale gelecektir. Ancak tahminler, dünyadaki hava durumuna göre çok daha zordur.
Güneşin atmosferi iki milyon derece sıcaktır.
Doktora tezini 1990’ların başında güneş fırtınaları üzerine yazan ve o zamandan beri kendini güneş ve uzayı araştırmaya adamış olan Göttingen Üniversitesi’nden Volker Bothmer, bilimsel ilerlemeye ve büyük miktarda veriye rağmen, merkez yıldızımız hakkında nispeten az şey bilindiğini söylüyor. hava durumu.
Freiburg’daki Leibniz Güneş Fiziği Enstitüsü’nden Svetlana Berdyugina, “Örneğin, güneş içindeki ve üzerindeki sıcaklıkların onları modelleme ve ölçme şeklimizde neden dağıldığını bilmiyoruz” diye açıklıyor. Merkezde yaklaşık 15 milyon derece, güneş yüzeyinde ise 6000 derecenin biraz altında iken, korona olarak da adlandırılan güneş atmosferi iki milyon dereceye kadar sıcak olabiliyor.
:format(webp)/cloudfront-eu-central-1.images.arcpublishing.com/madsack/SH4KKP7PCFDK3KYRTU4J3OSGKQ.jpeg)
Güneşin manyetik alanındaki çalkantılı girdaplar
Berdyugina’nın ana araştırma konusu, güneşin ve diğer yıldızların manyetik alanıdır. Güneş’in güçlü manyetik alanındaki yerel değişiklikler, güneş patlamalarının uzaya radyasyon ve yüklü parçacıklar fırlatmasına neden olan şeydir.
Dünyanın manyetik alanı, manyetik kutuplar ve ekvator arasında oldukça yumuşak geçişlere sahipken, güneşin manyetik alanı çok daha karmaşıktır. Bir yandan bu, konveksiyondan, yani sıcak plazmanın güneşte dolaşımından kaynaklanmaktadır. Öte yandan, sıcak gaz topunun farklı bölgeleri kendi eksenleri etrafında farklı hızlarda döner: ekvatorda tam dönüş yaklaşık 25 günde, kutupların yakınında ise yaklaşık 31 günde tamamlanır. Enleme bağlı olarak, daha derin katmanlar da yüzeyden daha hızlı veya daha yavaş döner. Bu, güneş manyetik alanında çalkantılı girdaplara yol açar.
Altyapıyı korumak için erken tahmin
Berdyugina, “Güneşin manyetik alanındaki değişiklikleri simüle etmek çok zor çünkü bunun için büyük bilgi işlem kapasitelerine ihtiyacınız var” diye vurguluyor. Bilgi işlem kapasitesi, tüm güneşin simülasyonu için yeterli olmaktan uzaktı. Bu nedenle güneşin kesitlerinin anlamlı açıklamalar yapılabilecek şekilde simüle edilmesi gerekir.
Araştırmacı, güneş fırtınalarının ne zaman güvenilir bir şekilde tahmin edilebileceğini tahmin etmeye cesaret edemiyor. Güneş fırtınalarının habercilerini bulmak için mevcut verilerde kalıplar aramak için yapay zeka kullanmak da gerekli olabilir. Diğer şeylerin yanı sıra, savunmasız altyapının en azından bir kısmını zamanında koruyabilmek için erken bir tahmin önemli olacaktır.
Carrington Olayı 1859’da korkuya neden oluyor
Son birkaç on yılda güneş, yıkıcı potansiyelini hiçbir zaman tam olarak göstermedi – ancak sözde Carrington olayının sonuçlarından tahmin edilebilir. Volker Bothmer, “Carrington olayı, 1932’den beri kaydettiğimiz en güçlü 30 güneş fırtınasından yaklaşık üç kat daha güçlüydü” diyor.
Eylül 1859’un başlarında, Kuzey Avrupa ve Kuzey Amerika’daki telgraflar alt üst oldu: Çalışanlar, onlara dokunurlarsa elektrik şoku aldılar. Bazı bürolarda cihazlardan kıvılcımlar çıktı ve üzerine telgrafların yazıldığı kağıtları tutuşturdu. Telgraflar kapatıldıktan sonra bile, ölmüş olmaları gerekirken, yine de telgrafların gönderilmesine yetecek kadar ücretlendirildiler. Olaylar korku ve dehşeti tetikledi ve daha önceki yıllarda kurulan dünya çapındaki telgraf ağını ciddi şekilde etkiledi. Ek olarak, genellikle yalnızca kuzey veya güney kutup bölgelerinde görülen auroralar, Bahamalar, Hawaii ve Jamaika da dahil olmak üzere tropik bölgelerde bile aniden görünür hale geldi.
Carrington olayının nedeni güneş fırtınasıydı
Daha önce, 1 Eylül’de, İngiliz astronom Richard Carrington (1826-1875), güneş lekelerini belirlemek için bunların teleskopik görüntüsünü bir ekrana yansıttığında Güneş’te iki parlak ışık parlaması tespit etmişti. O zamanlar kimse tüm olayların tek bir nedenden kaynaklandığını bilmiyordu: şimdiye kadar insanlar tarafından kaydedilen en güçlü güneş fırtınası.
DLR bilim adamı Berdermann, “Şu anda kaç tane elektrikli cihaz olduğunu düşünürseniz, o zaman bir Carrington olayının bugün neyi tetikleyeceğini makul bir şekilde hayal edebilirsiniz” diyor. DLR ekibi uzay havasını gözlemler ve bunun navigasyon ve uydu ve elektrik şebekesi üzerinden iletişim gibi önemli teknolojiler üzerindeki etkisini araştırır.
Hızlı güneş fırtınaları bir günden daha kısa sürede Dünya’ya ulaşır
Güneş patlamaları sırasında tam olarak ne olur? Güneşin manyetik alan çizgileri kırıldığında, önce yüksek enerjili parçacıklar, özellikle de protonlar kaçar. Bazıları ışık hızının yaklaşık yüzde 15’i ile seyahat eder ve yaklaşık bir saat içinde Dünya’ya ulaşır. Patlama güneş koronasında meydana geldiğinden, parçacıkların başka bir kısmı güneşin yüzeyini etkileyerek X-ışınları yayar – buna X-ışını parlaması veya parlaması denir. Bu radyasyon ışık hızında hareket eder ve yaklaşık sekiz dakika sonra Dünya’ya ulaşır.
Bir güneş patlamasının ara sıra meydana gelen önemli bir sonucu, elektronlar, protonlar ve atom çekirdeklerinden oluşan koronal kütle fırlatmasıdır. Saniyede 2000 kilometrenin üzerindeki hızlara ulaşabilir ve genellikle bir veya iki gün sonra Dünya’ya varır. En hızlı güneş fırtınaları Dünya’ya bir günden daha kısa sürede ulaşır, örneğin Carrington olayı 17 saat sürdü.
Dünyanın manyetik alanının bozulması, jeomanyetik olarak indüklenen akım üretir
Plazma, güneş fırtınalarının etkilerinden esas olarak sorumludur: Bileşenler elektrikle yüklü olduklarından, dünyanın manyetik alanıyla etkileşirler ve adeta onu sıkıştırırlar. Dünyanın manyetik alanının kuyruğundaki manyetik kısa devreler, kutup bölgelerinde, hava parçacıklarını auroralar olarak görünür hale gelen parlamaya teşvik eden parçacık akışları üretir.
Dünyanın manyetik alanının bozulması, uzun hatlarda jeomanyetik olarak indüklenen bir akım da üretir. Ortaya çıkan elektrik alanlarının güçlerinin, bir yıldırım çarpmasından kaynaklanan yerel alanlardan oldukça düşük olduğu doğrudur. Ancak, bir iletim hattı veya boru hattı boyunca trafoları tahrip edecek ve elektrik kesintilerine neden olacak yüksek voltajlar ve akımlar birikebilir.
Küçük aksamaların etkisi olabilir
Plazma ayrıca uyduların yörüngelerine kadar uzanan ve artan sürtünme nedeniyle onları yavaşlatan üst atmosferi ısıtır. Bazı durumlarda yörünge düzeltmelerinin yapılması gerekir, ancak diğer durumlarda operatörler uydularının kontrolünü kaybedebilir ve bu da sonunda çökebilir.
Küçük parazitlerin bile etkisi olabilir: Uydu navigasyonu ile yerdeki cihaz, çeşitli uydu sinyallerinin yayılma sürelerine göre konumunu belirler. Uyduların yörüngeleri çok az da olsa değişirse veya iyonosferde sinyaller gecikirse, bunun konum belirlemenin doğruluğu üzerinde sonuçları olur.
Araştırmacılar ulusal uzay hava durumu merkezini öneriyor
İnsanoğlu tamamen çaresiz değil: X-ışını parlaması ve yüksek enerjili parçacıklar, bir koronal kütle fırlatmasının plazma bulutundan çok daha önce yeryüzüne ulaştığı için, böyle bir bulut gelmeden önce en azından biraz önceden uyarıda bulunabiliriz. Ancak iyileştirme için çok yer var.
2022’de Berdermann, Göttingen araştırmacısı Bothmer ve diğer uzay hava durumu uzmanları, diğer şeylerin yanı sıra, ulusal bir uzay hava durumu merkezinin kurulmasını, yer tabanlı ve uydu tabanlı gözlem sistemlerinin kurulmasını ve genişletilmesini ve hazırlıkların yapılmasını tavsiye etti. etkilenen tüm sistemler ve hizmetler için bir risk değerlendirmesi. Bilim adamları, “Etkilenen sistemler üzerindeki etkilere, özellikle enerji tedarikinin sağlanmasına (trafo merkezleri, trafolar) ve otonom sürüş ve e-mobilite alanında ortaya çıkan yeni gelişmelere özel dikkat gösterilmelidir” diye yazıyor.
“Esa Vigil”, daha erken uyarıları etkinleştirmeyi amaçlamaktadır.
Uluslararası alanda, geliştirilmiş güneş gözlemi ve uzay hava uyarısı yetenekleri için bir dizi çaba var. Örneğin, Avrupa Uzay Ajansı’nda (ESA) “Esa Vigil” projesi var: birkaç yıl içinde uydu, güneşten ve Dünya’dan yaklaşık 150 milyon kilometre uzakta, sözde Lagrange noktası 5’e yerleştirilecek. dünya ve erken uyarıları etkinleştirmek için.
Güneş fırtınaları insan hayatını da doğrudan tehdit ediyor mu? Dünya’da manyetik alan tarafından oldukça iyi korunurlar, ancak kutup bölgesinde uçarken bile artan dozda yüksek enerjili parçacıklar alabilirler. Dünyanın manyetik alanının dışında kalan astronotlar için daha da tehlikeli hale geliyor. Bothmer, “Bu nedenle uzay havası, ay ve Mars görevlerinde önemli bir faktördür” diye vurguluyor. Örneğin, ABD uzay ajansı Nasa’nın Apollo ay uçuş programı sırasında 1972’de meydana gelen bir güneş fırtınası için, güneş fırtınası sırasında bir uzay uçuşu gerçekleşmiş olsaydı, veri değerlendirmeleri bunun astronotlar için hayati tehlike oluşturacağını gösterecekti. .
Haberler
Bu tür olayların sayısı ve gücü, yaklaşık on bir yıllık bir döngüde bir kez daha maksimuma yaklaşan güneşin etkinliğine bağlıdır. 2024 ile 2026 yılları arasında başarılabilir. Bu nedenle, esas olarak güneşten gelen radyasyon, parçacıklar ve manyetize plazmadan kaynaklanan uzay havasını tahmin etmek, önümüzdeki dönemde muhtemelen giderek daha önemli hale gelecektir. Ancak tahminler, dünyadaki hava durumuna göre çok daha zordur.
Güneşin atmosferi iki milyon derece sıcaktır.
Doktora tezini 1990’ların başında güneş fırtınaları üzerine yazan ve o zamandan beri kendini güneş ve uzayı araştırmaya adamış olan Göttingen Üniversitesi’nden Volker Bothmer, bilimsel ilerlemeye ve büyük miktarda veriye rağmen, merkez yıldızımız hakkında nispeten az şey bilindiğini söylüyor. hava durumu.
Freiburg’daki Leibniz Güneş Fiziği Enstitüsü’nden Svetlana Berdyugina, “Örneğin, güneş içindeki ve üzerindeki sıcaklıkların onları modelleme ve ölçme şeklimizde neden dağıldığını bilmiyoruz” diye açıklıyor. Merkezde yaklaşık 15 milyon derece, güneş yüzeyinde ise 6000 derecenin biraz altında iken, korona olarak da adlandırılan güneş atmosferi iki milyon dereceye kadar sıcak olabiliyor.
Güneşin manyetik alanındaki çalkantılı girdaplar
Berdyugina’nın ana araştırma konusu, güneşin ve diğer yıldızların manyetik alanıdır. Güneş’in güçlü manyetik alanındaki yerel değişiklikler, güneş patlamalarının uzaya radyasyon ve yüklü parçacıklar fırlatmasına neden olan şeydir.
Dünyanın manyetik alanı, manyetik kutuplar ve ekvator arasında oldukça yumuşak geçişlere sahipken, güneşin manyetik alanı çok daha karmaşıktır. Bir yandan bu, konveksiyondan, yani sıcak plazmanın güneşte dolaşımından kaynaklanmaktadır. Öte yandan, sıcak gaz topunun farklı bölgeleri kendi eksenleri etrafında farklı hızlarda döner: ekvatorda tam dönüş yaklaşık 25 günde, kutupların yakınında ise yaklaşık 31 günde tamamlanır. Enleme bağlı olarak, daha derin katmanlar da yüzeyden daha hızlı veya daha yavaş döner. Bu, güneş manyetik alanında çalkantılı girdaplara yol açar.
Altyapıyı korumak için erken tahmin
Berdyugina, “Güneşin manyetik alanındaki değişiklikleri simüle etmek çok zor çünkü bunun için büyük bilgi işlem kapasitelerine ihtiyacınız var” diye vurguluyor. Bilgi işlem kapasitesi, tüm güneşin simülasyonu için yeterli olmaktan uzaktı. Bu nedenle güneşin kesitlerinin anlamlı açıklamalar yapılabilecek şekilde simüle edilmesi gerekir.
Araştırmacı, güneş fırtınalarının ne zaman güvenilir bir şekilde tahmin edilebileceğini tahmin etmeye cesaret edemiyor. Güneş fırtınalarının habercilerini bulmak için mevcut verilerde kalıplar aramak için yapay zeka kullanmak da gerekli olabilir. Diğer şeylerin yanı sıra, savunmasız altyapının en azından bir kısmını zamanında koruyabilmek için erken bir tahmin önemli olacaktır.
Carrington Olayı 1859’da korkuya neden oluyor
Son birkaç on yılda güneş, yıkıcı potansiyelini hiçbir zaman tam olarak göstermedi – ancak sözde Carrington olayının sonuçlarından tahmin edilebilir. Volker Bothmer, “Carrington olayı, 1932’den beri kaydettiğimiz en güçlü 30 güneş fırtınasından yaklaşık üç kat daha güçlüydü” diyor.
Eylül 1859’un başlarında, Kuzey Avrupa ve Kuzey Amerika’daki telgraflar alt üst oldu: Çalışanlar, onlara dokunurlarsa elektrik şoku aldılar. Bazı bürolarda cihazlardan kıvılcımlar çıktı ve üzerine telgrafların yazıldığı kağıtları tutuşturdu. Telgraflar kapatıldıktan sonra bile, ölmüş olmaları gerekirken, yine de telgrafların gönderilmesine yetecek kadar ücretlendirildiler. Olaylar korku ve dehşeti tetikledi ve daha önceki yıllarda kurulan dünya çapındaki telgraf ağını ciddi şekilde etkiledi. Ek olarak, genellikle yalnızca kuzey veya güney kutup bölgelerinde görülen auroralar, Bahamalar, Hawaii ve Jamaika da dahil olmak üzere tropik bölgelerde bile aniden görünür hale geldi.
Carrington olayının nedeni güneş fırtınasıydı
Daha önce, 1 Eylül’de, İngiliz astronom Richard Carrington (1826-1875), güneş lekelerini belirlemek için bunların teleskopik görüntüsünü bir ekrana yansıttığında Güneş’te iki parlak ışık parlaması tespit etmişti. O zamanlar kimse tüm olayların tek bir nedenden kaynaklandığını bilmiyordu: şimdiye kadar insanlar tarafından kaydedilen en güçlü güneş fırtınası.
DLR bilim adamı Berdermann, “Şu anda kaç tane elektrikli cihaz olduğunu düşünürseniz, o zaman bir Carrington olayının bugün neyi tetikleyeceğini makul bir şekilde hayal edebilirsiniz” diyor. DLR ekibi uzay havasını gözlemler ve bunun navigasyon ve uydu ve elektrik şebekesi üzerinden iletişim gibi önemli teknolojiler üzerindeki etkisini araştırır.
Hızlı güneş fırtınaları bir günden daha kısa sürede Dünya’ya ulaşır
Güneş patlamaları sırasında tam olarak ne olur? Güneşin manyetik alan çizgileri kırıldığında, önce yüksek enerjili parçacıklar, özellikle de protonlar kaçar. Bazıları ışık hızının yaklaşık yüzde 15’i ile seyahat eder ve yaklaşık bir saat içinde Dünya’ya ulaşır. Patlama güneş koronasında meydana geldiğinden, parçacıkların başka bir kısmı güneşin yüzeyini etkileyerek X-ışınları yayar – buna X-ışını parlaması veya parlaması denir. Bu radyasyon ışık hızında hareket eder ve yaklaşık sekiz dakika sonra Dünya’ya ulaşır.
Bir güneş patlamasının ara sıra meydana gelen önemli bir sonucu, elektronlar, protonlar ve atom çekirdeklerinden oluşan koronal kütle fırlatmasıdır. Saniyede 2000 kilometrenin üzerindeki hızlara ulaşabilir ve genellikle bir veya iki gün sonra Dünya’ya varır. En hızlı güneş fırtınaları Dünya’ya bir günden daha kısa sürede ulaşır, örneğin Carrington olayı 17 saat sürdü.
Dünyanın manyetik alanının bozulması, jeomanyetik olarak indüklenen akım üretir
Plazma, güneş fırtınalarının etkilerinden esas olarak sorumludur: Bileşenler elektrikle yüklü olduklarından, dünyanın manyetik alanıyla etkileşirler ve adeta onu sıkıştırırlar. Dünyanın manyetik alanının kuyruğundaki manyetik kısa devreler, kutup bölgelerinde, hava parçacıklarını auroralar olarak görünür hale gelen parlamaya teşvik eden parçacık akışları üretir.
Dünyanın manyetik alanının bozulması, uzun hatlarda jeomanyetik olarak indüklenen bir akım da üretir. Ortaya çıkan elektrik alanlarının güçlerinin, bir yıldırım çarpmasından kaynaklanan yerel alanlardan oldukça düşük olduğu doğrudur. Ancak, bir iletim hattı veya boru hattı boyunca trafoları tahrip edecek ve elektrik kesintilerine neden olacak yüksek voltajlar ve akımlar birikebilir.
Küçük aksamaların etkisi olabilir
Plazma ayrıca uyduların yörüngelerine kadar uzanan ve artan sürtünme nedeniyle onları yavaşlatan üst atmosferi ısıtır. Bazı durumlarda yörünge düzeltmelerinin yapılması gerekir, ancak diğer durumlarda operatörler uydularının kontrolünü kaybedebilir ve bu da sonunda çökebilir.
Küçük parazitlerin bile etkisi olabilir: Uydu navigasyonu ile yerdeki cihaz, çeşitli uydu sinyallerinin yayılma sürelerine göre konumunu belirler. Uyduların yörüngeleri çok az da olsa değişirse veya iyonosferde sinyaller gecikirse, bunun konum belirlemenin doğruluğu üzerinde sonuçları olur.
Araştırmacılar ulusal uzay hava durumu merkezini öneriyor
İnsanoğlu tamamen çaresiz değil: X-ışını parlaması ve yüksek enerjili parçacıklar, bir koronal kütle fırlatmasının plazma bulutundan çok daha önce yeryüzüne ulaştığı için, böyle bir bulut gelmeden önce en azından biraz önceden uyarıda bulunabiliriz. Ancak iyileştirme için çok yer var.
2022’de Berdermann, Göttingen araştırmacısı Bothmer ve diğer uzay hava durumu uzmanları, diğer şeylerin yanı sıra, ulusal bir uzay hava durumu merkezinin kurulmasını, yer tabanlı ve uydu tabanlı gözlem sistemlerinin kurulmasını ve genişletilmesini ve hazırlıkların yapılmasını tavsiye etti. etkilenen tüm sistemler ve hizmetler için bir risk değerlendirmesi. Bilim adamları, “Etkilenen sistemler üzerindeki etkilere, özellikle enerji tedarikinin sağlanmasına (trafo merkezleri, trafolar) ve otonom sürüş ve e-mobilite alanında ortaya çıkan yeni gelişmelere özel dikkat gösterilmelidir” diye yazıyor.
“Esa Vigil”, daha erken uyarıları etkinleştirmeyi amaçlamaktadır.
Uluslararası alanda, geliştirilmiş güneş gözlemi ve uzay hava uyarısı yetenekleri için bir dizi çaba var. Örneğin, Avrupa Uzay Ajansı’nda (ESA) “Esa Vigil” projesi var: birkaç yıl içinde uydu, güneşten ve Dünya’dan yaklaşık 150 milyon kilometre uzakta, sözde Lagrange noktası 5’e yerleştirilecek. dünya ve erken uyarıları etkinleştirmek için.
Güneş fırtınaları insan hayatını da doğrudan tehdit ediyor mu? Dünya’da manyetik alan tarafından oldukça iyi korunurlar, ancak kutup bölgesinde uçarken bile artan dozda yüksek enerjili parçacıklar alabilirler. Dünyanın manyetik alanının dışında kalan astronotlar için daha da tehlikeli hale geliyor. Bothmer, “Bu nedenle uzay havası, ay ve Mars görevlerinde önemli bir faktördür” diye vurguluyor. Örneğin, ABD uzay ajansı Nasa’nın Apollo ay uçuş programı sırasında 1972’de meydana gelen bir güneş fırtınası için, güneş fırtınası sırasında bir uzay uçuşu gerçekleşmiş olsaydı, veri değerlendirmeleri bunun astronotlar için hayati tehlike oluşturacağını gösterecekti. .
Haberler