Kosminiai orai, saulės vėjo trikdžiai ir radijo bangos

Saulės vėjas, elektra įkrautų dalelių srautas, sklindantis iš išorinio atmosferos sluoksnio vainikinės Saulės, kelia grėsmę gyvybės formoms ir elektros technologijomis pagrįstai šiuolaikinei žmonių visuomenei. Žemės magnetinis laukas apsaugo nuo įeinančio saulės vėjas nukreipdamas juos šalin. Drastiškas saulės Tokie įvykiai, kaip masinis elektriniu krūviu įkrautos plazmos išmetimas iš Saulės vainiko, sukelia trikdžius saulės vėjas. Todėl trikdžių tyrimas sąlygomis saulės vėjas (vadinamas erdvė oras) yra būtinas dalykas. Coronal Mass Ejection (CME), taip pat vadinamas "saulės audros“ arba „erdvė audros“ yra susijęs su saulės radijo sprogsta. Tyrimas apie saulės radijo bangos radijo observatorijose gali suteikti idėją apie CME ir saulės vėjo sąlygas. Pirmasis statistinis tyrimas (paskelbtas neseniai), kuriame buvo užfiksuoti 446 įrašyti IV tipo radijo pliūpsniai, pastebėti per paskutinį saulės ciklą 24 (kiekvienas ciklas reiškia Saulės magnetinio lauko pokyčius kas 11 metų), parodė, kad dauguma ilgos trukmės IV tipo radijo bangų. Saulės Plyšius lydėjo vainikinės masės išmetimas (CME) ir saulės vėjo sąlygų sutrikimai. 

Lygiai taip pat, kaip orą Žemėje veikia vėjo trikdžiai, erdvė orui“ įtakos turi „saulės vėjo“ sutrikimai. Tačiau panašumas čia ir baigiasi. Skirtingai nuo vėjo Žemėje, kurį sudaro oras, susidedantis iš atmosferos dujų, tokių kaip azotas, deguonis ir kt., Saulės vėjas susideda iš perkaitintos plazmos, susidedančios iš elektra įkrautų dalelių, pavyzdžiui, elektronų, protonų, alfa dalelių (helio jonų) ir sunkiųjų jonų, kurie nuolat sklinda iš Saulės atmosfera visomis kryptimis, įskaitant Žemės kryptį.   

Saulė yra pagrindinis energijos šaltinis gyvybei Žemėje, todėl daugelyje kultūrų ji gerbiama kaip gyvybės davėja. Bet yra ir kita pusė. Saulės vėjas, nuolatinis elektra įkrautų dalelių (ty plazmos) srautas, kylantis iš saulės atmosferos, kelia grėsmę gyvybei Žemėje. Dėl Žemės magnetinio lauko, kuris nukreipia didžiąją dalį jonizuojančiosios saulės vėjo (nuo Žemės) ir Žemės atmosferos, kurios sugeria didžiąją dalį likusios spinduliuotės, taip apsaugodamos nuo jonizuojančiosios spinduliuotės. Tačiau čia yra ir daugiau – saulės vėjas ne tik kelia grėsmę biologinėms gyvybės formoms, bet ir kelia grėsmę elektrai ir technologijų varomai šiuolaikinei visuomenei. Elektroninės ir kompiuterinės sistemos, elektros tinklai, naftos ir dujotiekiai, telekomunikacijos, radijo ryšys, įskaitant mobiliųjų telefonų tinklus, GPS, erdvė misijos ir programos, palydovinis ryšys, internetas ir tt – visa tai gali sutrikdyti ir sustoti dėl saulės vėjo trikdžių¹. Astronautams ir erdvėlaiviams ypač gresia pavojus. Praeityje buvo keli to atvejai, pvz., 1989 m. kovo mėn „Kvebeko užtemimasKanadoje dėl didžiulio saulės pliūpsnio buvo smarkiai pažeistas elektros tinklas. Kai kurie palydovai taip pat buvo apgadinti. Todėl būtina stebėti saulės vėjo sąlygas netoli Žemės – kaip jo charakteristikos, tokios kaip greitis ir tankis, magnetinis laukas stiprumas ir orientacija bei energetinių dalelių lygiai (ty erdvė oras) turės įtakos gyvybės formoms ir šiuolaikinei žmonių visuomenei.  

Kaip „orų prognozė“, galierdvė oras taip pat prognozuojamas? Kas lemia saulės vėją ir jo sąlygas netoli Žemės? Ar gali atsirasti rimtų pokyčių erdvė ar iš anksto žinoti orus, kad būtų galima imtis prevencinių veiksmų, kad būtų sumažintas žalingas poveikis Žemei? Ir kodėl išvis susidaro saulės vėjas?   

Saulė yra karštų elektriškai įkrautų dujų rutulys, todėl ji neturi apibrėžto paviršiaus. Fotosferos sluoksnis traktuojamas kaip saulės paviršius, nes būtent tai galime stebėti su šviesa. Sluoksniai, esantys žemiau fotosferos į vidų link šerdies, mums yra nepermatomi. Saulės atmosfera sudaryta iš sluoksnių virš saulės fotosferos paviršiaus. Tai skaidrus dujinis halo, supantis Saulę. Visiško Saulės užtemimo metu iš Žemės geriau matoma Saulės atmosfera turi keturis sluoksnius: chromosferą, saulės pereinamąjį regioną, vainiką ir heliosferą.  

Saulės vėjas susidaro koronoje, antrajame (iš išorės) saulės atmosferos sluoksnyje. Corona yra labai karštos plazmos sluoksnis. Nors Saulės paviršiaus temperatūra yra apie 6000 K, vidutinė vainiko temperatūra yra apie 1-2 mln. K. Vadinamas „koroninio šildymo paradoksu“, vainiko įkaitimo ir saulės vėjo pagreitėjimo mechanizmas ir procesai. didelis greitis ir plėtra į tarpplanetinis erdvė dar nėra gerai suprastas, ² nors neseniai paskelbtame dokumente mokslininkai bandė tai išspręsti pasitelkdami aksioninius (hipotetinės tamsiosios medžiagos elementariosios dalelės) kilmės fotonus. ³.  

Kartais didžiulis karštos plazmos kiekis iš vainiko išmetamas į atokiausią Saulės atmosferos sluoksnį (heliosferą). Nustatyta, kad masinės plazmos išmetimas iš vainiko, vadinamas vainikinės masės išmetimu (CME), sukelia didelius saulės vėjo temperatūros, greičio, tankio ir tarpplanetinis magnetinis laukas. Jie sukuria stiprias magnetines audras Žemės geomagnetiniame lauke ⁴. Plazmos išsiveržimas iš vainiko apima elektronų pagreitį, o įkrautų dalelių pagreitis generuoja radijo bangas. Dėl to vainikinių masių išmetimai (CME) taip pat yra susiję su radijo signalų iš Saulės pliūpsniais. ⁵. Todėl, erdvė orų tyrimai apimtų masinio plazmos išmetimo iš vainiko laiko ir intensyvumo tyrimą kartu su susijusiais saulės pliūpsniais, kurie yra IV tipo radijo pliūpsniai, trunkantys ilgą laiką (daugiau nei 10 min.).    

Radijo pliūpsnių atsiradimas ankstesniuose saulės cikluose (periodinis Saulės magnetinio lauko ciklas kas 11 metų), susijęs su vainikinių masių išmetimu (CME), buvo tiriamas praeityje.  

Vienas neseniai atliktas ilgalaikis statistinis tyrimas Anšu Kumaris ir kt. apie Helsinkio universitetas apie radijo bangas, pastebėtas saulės cikle 24, atskleidžia ilgalaikių, platesnio dažnio radijo pliūpsnių (vadinamų IV tipo pliūpsniais) ryšį su CME. Grupė nustatė, kad maždaug 81% IV tipo sprogimų sekė vainikinės masės išmetimas (CME). Apie 19% IV tipo sprogimų nebuvo lydimi CME. Be to, tik 2.2 % CME lydi IV tipo radijo bangos ⁶.  

IV tipo ilgalaikių serijų ir laipsniško CME laiko supratimas padės planuoti vykstančius ir būsimus erdvė atitinkamai programas, kad būtų sumažintas jų poveikis tokioms misijoms ir galiausiai gyvybės formoms bei civilizacijai Žemėje. 

***

Nuorodos:    

1. Balta SM., nd. Saulės radijo pliūpsniai ir erdvė Orai. Merilendo universitetas. Galima internetu adresu https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Prieiga prie 29 m. Jamaury 2021 d. 

2. Aschwanden MJ ir kt., 2007. Koronalinio šildymo paradoksas. Astrophysical Journal, 659 tomas, 2 numeris. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD, Sharph IV ir kt., 2021. Koronalinio šildymo problemos sprendimas naudojant aksioninės kilmės fotonus. Tamsiosios visatos fizika, 31 tomas, 2021 m. sausio mėn., 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. Koroninės masės išmetimai ir saulės vėjo plazmos parametrų trikdžiai, susiję su geomagnetinėmis audrom. Fizikos žurnalas: konferencijų serija 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N., 2011. Koroninės masės išmetimai ir saulės radijo spinduliuotės. NASA CDAW duomenų centras. Galima internetu adresu https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Žiūrėta 29 m. sausio 2021 d.  

6. Kumari A., Morosan DE. ir Kilpua EKJ., 2021. Apie IV tipo saulės radijo bangų atsiradimą Saulės cikle 24 ir jų ryšį su vainikinių masių išmetimu. Paskelbta 11 m. sausio 2021 d. Astrophysical Journal, 906 tomas, 2 numeris. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***