الشمس تطلق عواصف أقوى وأكثر انتظاما مما كان متوقعا!

معا- يعرف الشفق القطبي، الأضواء الشمالية أو الجنوبية، بأنه الضوء المنبعث من جزيئات الغلاف الجوي العلوية أثناء تفاعلها مع الجسيمات النشطة من الغلاف المغناطيسي.

ويعد حدثا مذهلا يمكن أن يشهده أولئك الذين يعيشون في خطوط العرض العالية في كثير من الأحيان.

بالنسبة للعلماء، فإن الشفق القطبي هو اندماج معقد بلا حدود لديناميات الغلاف المتأين، وهو مظهر من مظاهر ارتباط الأرض الجوهري بالشمس.

حدث تدمير Starlink

في فبراير 2022، أطلقت "سبيس إكس" 49 قمرا صناعيا للإنترنت من Starlink في مدار أرضي منخفض (LEO). وكان ذاك الإطلاق السادس والثلاثين لـ Starlink الذي نفذته "سبيس إكس"، وكان من المتوقع أن ينطلق دون عوائق.

وفي يوم الإطلاق، ضرب الأرضَ طردٌ جماعي إكليلي - انفجار كبير آتٍ من بلازما الشمس. وتسبب في عاصفة مغناطيسية أرضية في الغلاف الجوي يتراوح ارتفاعها بين 100 و500 كيلومتر، وهو النطاق المستهدف من قبل Starlink.

ضخ هذا الحدث كمية هائلة من الطاقة الكهرومغناطيسية مباشرة في الغلاف الجوي العلوي للأرض.

وأنتج عروضاً شفقية جميلة، لكن الطاقة زادت أيضا من كثافة الهواء. وعادة لا تمثل كثافة الهواء المرتفعة مشكلة كبيرة بالنسبة للأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض، لأنها منخفضة للغاية بالفعل بالنسبة إلى ارتفاعات التشغيل المعتادة (أعلى من 400 كيلومتر).

ومع ذلك، تم إطلاق Starlink في البداية على ارتفاع 210 كيلومترات. وهذا أقرب بكثير إلى الأرض، مع كثافة هواء أعلى بشكل كبير. وفُقد ثمانية وثلاثون من أصل 49 قمرا صناعيا مخصصة للإطلاق الأولي بسبب السحب الجوي من الغلاف الجوي الكثيف، ما أدى إلى سحبها إلى الأرض.

دورة شمسية مدهشة

تمر الشمس بدورة - واحدة مدتها 11 عاما، على وجه الدقة - يزداد نشاطها ويتناقص بشكل دوري.

وفي ذروة الدورة، نرى المزيد من البقع الشمسية على سطح الشمس، والمزيد من الإشعاع المنبعث، والمزيد من التوهجات الشمسية.

وتعتبر العواصف الجيومغناطيسية مثل تلك التي تسببت في حدث تدمير Starlink حدثا شائعا نسبيا، خاصة عندما تصل الشمس إلى ذروة دورة 11 عاما من نشاط التعزيز والضعف.

وفي الدورة السابقة، التي انتهت في عام 2019 (الدورة الرابعة والعشرين المتعقبة منذ عام 1755)، كان هناك 927 عاصفة مصنفة على أنها متوسطة أو ضعيفة وحدها - بمعدل عاصفة واحدة كل خمسة أيام أو نحو ذلك.

ودخلنا حاليا أربع سنوات في الدورة الشمسية 25، لكن هذه الدورة أثبتت بالفعل أنها مدهشة.

وقد تم توقع الحد الأقصى لنشاط الدورة الخامسة والعشرين في عام 2025، لكن النشاط الشمسي تجاوز ذلك بالفعل. وهذا يعني أننا نشهد المزيد من العواصف المغناطيسية الأرضية، والمزيد من العروض الشفقية (وعلى خطوط عرض أقل من المعتاد)، وربما ظروفا أكثر خطورة للأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض.

طقس الفضاء - قوة الطبيعة غير المرئية

إذا كانت العواصف المغناطيسية الأرضية شائعة جدا، فلماذا لا تسبب المزيد من المشكلات؟. الحقيقة هي أنها تفعل ذلك، لكن العواقب أقل وضوحا بكثير من احتراق الأقمار الصناعية في الغلاف الجوي.

عندما تدخل طاقة الطقس الفضائي الغلاف الجوي العلوي للأرض، على سبيل المثال، يتغير تكوين الأيونوسفير بالإضافة إلى زيادة كثافة الهواء. وتعتمد الاتصالات الراديوية عالية التردد أو "الموجة القصيرة" على طبقة أيونوسفير يمكن التنبؤ بها لبث مسافات طويلة.

ويمكن أن تتسبب العواصف الجيومغناطيسية التي تؤثر على تكوين الأيونوسفير في انقطاع الراديو، مثل الاضطراب في أمريكا الشمالية في 7 أغسطس. وحتى العواصف الصغيرة يمكن أن تتسبب في تدهور الإشارات الراديوية المستخدمة في الأنظمة العسكرية والبحرية، واتصالات الطيران.

ويمكن أن تتسبب العواصف الشديدة في انقطاع التيار اللاسلكي لساعات، وفي جزء كامل من الكرة الأرضية.

ويمكن أن تسبب العواصف الكبيرة أيضا مشاكل أكثر وضوحا، مثل انقطاع التيار الكهربائي لمدة تسع ساعات الذي عانت منه شركة Hydro-Québec في عام 1989.

أنظمة الإنذار بالطقس الفضائي

ومع ذلك، فليس الأمر كله يتعلق بالصواريخ المهلكة والمتفككة. يمكننا أن نكتشف متى يغادر التوهج الشمسي سطح الشمس ونتوقع تقريبا متى سيؤثر على الأرض، ما يعطي تحذيرا لأنواع معينة من العواصف وفرصا لرؤية الشفق القطبي.

ومع ذلك، بالنسبة للعديد من العواصف، هناك قدرة تنبؤية قليلة جدا أو معدومة لأنها تعتمد على كيفية تفاعل المجال المغناطيسي للأرض مع الرياح الشمسية، وهو أمر يصعب رؤيته.

ويعد البث الآني - باستخدام بيانات الوقت الفعلي لفهم الظروف فور حدوثها - أحد أفضل أدواتنا. وباستخدام أدوات مثل الرادار الأرضي ومقاييس المغناطيسية الموجودة على الأقمار الصناعية، يمكننا تقدير طاقة الطقس الكهرومغناطيسي في الفضاء التي تدخل الغلاف الجوي على الفور تقريبا.

وبالنسبة إلى سبب فقدان "سبيس إكس" للأقمار الصناعية في فبراير 2022 خلال عاصفة مغناطيسية أرضية طفيفة، كانت هذه مجرد مسألة توقيت. ومع ذلك، فإن فقدان الأقمار الصناعية هو تذكير مذهل بقوة الكون الذي نعيش فيه.

التقرير من إعداد دانيال بيليت، زميل ما بعد الدكتوراه في فيزياء الفضاء، جامعة ساسكاتشوان.