Svemirsko vrijeme, smetnje solarnog vjetra i radijski udari

Solarni vjetar, tok električki nabijenih čestica koje izviru iz vanjskog sloja atmosfere Sunca, predstavlja prijetnju obliku života i modernom ljudskom društvu temeljenom na električnoj tehnologiji. Zemljino magnetsko polje pruža zaštitu od dolaznog solarni vjetar odvraćajući ih. Drastično solarni događaji poput masovnog izbacivanja električki nabijene plazme iz Sunčeve korone stvaraju poremećaje u solarni vjetar. Stoga, proučavanje poremećaja u uvjetima solarni vjetar (tzv Prostor vrijeme) je imperativ. Koronalno izbacivanje mase (CME), koje se naziva i 'solarni oluje' ili 'prostor oluje' je povezan s solarni radio praska. Istraživanje solarni radijski izboji u radiozvjezdarnicama mogu dati ideju o CME-ovima i uvjetima solarnog vjetra. Prva statistička studija (nedavno objavljena) od 446 snimljenih radio talasa tipa IV opaženih u posljednjem solarnom ciklusu 24 (svaki ciklus se odnosi na promjenu Sunčevog magnetskog polja svakih 11 godina), otkrila je da je većina dugotrajnih radijskih signala tipa IV Solarni Prasak je bio popraćen izbacivanjem koronalne mase (CME) i poremećajima u uvjetima sunčevog vjetra. 

Upravo onako kako na vrijeme na Zemlji utječu poremećaji vjetra, prostor na vrijeme' utječu poremećaji 'sunčevog vjetra'. Ali sličnost ovdje prestaje. Za razliku od vjetra na Zemlji koji se sastoji od zraka koji se sastoji od atmosferskih plinova poput dušika, kisika itd., solarni vjetar sastoji se od pregrijane plazme koja se sastoji od električno nabijenih čestica poput elektrona, protona, alfa čestica (iona helija) i teških iona koji kontinuirano izlaze iz sunčevu atmosferu u svim smjerovima uključujući i u smjeru Zemlje.   

Sunce je ultimativni izvor energije za život na Zemlji, stoga se u mnogim kulturama poštuje kao davatelj života. Ali postoji i druga strana. Sunčev vjetar, kontinuirani tok električki nabijenih čestica (tj. plazme) koji potječu iz sunčeve atmosfere predstavlja prijetnju životu na Zemlji. Zahvaljujući Zemljinom magnetskom polju koje većinu ionizirajućeg Sunčevog vjetra odbija (od Zemlje) i Zemljinoj atmosferi koja apsorbira većinu preostalog zračenja čime pruža zaštitu od ionizirajućeg zračenja. Ali ima tu još nešto – osim prijetnje biološkim oblicima života, solarni vjetar također predstavlja prijetnju elektricitetu i modernom društvu koje pokreće tehnologija. Elektronički i računalni sustavi, električne mreže, naftovodi i plinovodi, telekomunikacije, radio komunikacije uključujući mreže mobilne telefonije, GPS, prostor misije i programi, satelitske komunikacije, internet itd. – sve to potencijalno može biti poremećeno i zaustavljeno poremećajima solarnog vjetra¹. Posebno su ugroženi astronauti i svemirske letjelice. Bilo je nekoliko primjera toga u prošlosti, npr. u ožujku 1989 'Quebec Blackout' u Kanadi zbog velike solarne baklje teško je oštećena električna mreža. Neki sateliti su također pretrpjeli štetu. Stoga je imperativ paziti na uvjete sunčevog vjetra u blizini Zemlje – kako njegove karakteristike poput brzine i gustoće, magnetsko polje snaga i orijentacija, te energetske razine čestica (tj. prostor vrijeme) imat će utjecaj na oblike života i moderno ljudsko društvo.  

Poput "vremenske prognoze", može "prostor vrijeme' previše predvidjeti? Što određuje Sunčev vjetar i njegove uvjete u blizini Zemlje? Mogu li ozbiljne promjene u prostor biti unaprijed poznat za poduzimanje preventivnih radnji za smanjenje štetnog utjecaja na Zemlju? I, zašto uopće nastaje solarni vjetar?   

Sunce je lopta vrućeg električno nabijenog plina i stoga nema određenu površinu. Sloj fotosfere tretira se kao površina sunca jer to možemo promatrati svjetlošću. Slojevi ispod fotosfere prema unutra prema jezgri su nam neprozirni. Sunčeva atmosfera je napravljena od slojeva iznad površine fotosfere Sunca. To je prozirna plinovita halo koja okružuje Sunce. Bolje vidljivo sa Zemlje tijekom potpune pomrčine Sunca, solarna atmosfera ima četiri sloja: kromosferu, prijelazno područje Sunca, koronu i heliosferu.  

Solarni vjetar nastaje u koroni, drugom (izvana) sloju sunčeve atmosfere. Korona je sloj vrlo vruće plazme. Dok je temperatura površine Sunca oko 6000 K, prosječna temperatura korone je oko 1-2 milijuna K. Nazvan 'Koronalni paradoks zagrijavanja', mehanizam i procesi zagrijavanja korone i ubrzanja Sunčevog vjetra do vrlo velika brzina i širenje u međuplanetarni prostor još nije dobro shvaćeno, ² iako su u nedavnom radu istraživači to pokušali riješiti putem fotona porijekla aksiona (hipotetske elementarne čestice tamne tvari) ³.  

Povremeno se velika količina vruće plazme izbacuje iz korone u najudaljeniji sloj sunčeve atmosfere (heliosfera). Nazvano koronalno izbacivanje mase (CME), izbacivanje mase plazme iz korone stvara velike poremećaje u temperaturi, brzini, gustoći i međuplanetarni magnetsko polje. Oni stvaraju jake magnetske oluje u geomagnetskom polju Zemlje ⁴. Erupcija plazme iz korone uključuje ubrzanje elektrona, a ubrzanje nabijenih čestica stvara radio valove. Kao rezultat toga, izbacivanje koronalne mase (CME) također je povezano s rafalima radio signala sa Sunca ⁵, Stoga, prostor vremenske studije uključivale bi proučavanje vremena i intenziteta masovnih izbačaja plazme iz korone u kombinaciji s povezanim sunčevim praskovima, što je radio prasak tipa IV koji traje dugo (više od 10 min.).    

Pojava radio eksplozija u ranijim solarnim ciklusima (periodični ciklus Sunčevog magnetskog polja svakih 11 godina) u vezi s koronalnim izbacivanjem mase (CME) proučavana je u prošlosti.  

Jedna nedavna dugoročna statistička studija autora Anshu Kumari et al. od Sveučilište u Helsinkiju na radio-rafale opažene u solarnom ciklusu 24, baca dodatno svjetlo na povezanost dugotrajnih, širih frekvencijskih radijskih praska (nazvanih izljevima tipa IV) s CME-ovima. Tim je otkrio da je oko 81% eksplozija tipa IV bilo praćeno izbacivanjem koronalne mase (CME). Oko 19% eksplozija tipa IV nije bilo popraćeno CME. Osim toga, samo 2.2% CME-a popraćeno je radio rafalima tipa IV ⁶.  

Razumijevanje vremenskog rasporeda dugotrajnih praska tipa IV i CME-ova na inkrementalni način pomoći će u dizajnu i vremenskom rasporedu tekućeg i budućeg prostor programe u skladu s tim, kako bi se smanjio njihov utjecaj na takve misije i na kraju na oblike života i civilizaciju na Zemlji. 

***

Reference:    

1. Bijeli SM., nd. Solarni radio izboji i Prostor Vrijeme. Sveučilište Maryland. Dostupno online na https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Pristupljeno 29. siječnja 2021. 

2. Aschwanden MJ et al 2007. Paradoks koronalnog grijanja. The Astrophysical Journal, svezak 659, broj 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. Rješenje problema koronalnog zagrijavanja pomoću fotona aksionskog porijekla. Fizika mračnog svemira, svezak 31, siječanj 2021., 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. Izbacivanja koronalne mase i poremećaji u parametrima plazme solarnog vjetra u vezi s geomagnetskim olujama. Journal of Physics: Conference Series 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N., 2011. Izbacivanja koronalne mase i emisije solarnog radija. CDAW Data Center NASA. Dostupno online na https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Pristupljeno 29. siječnja 2021.  

6. Kumari A., Morosan DE., i Kilpua EKJ., 2021. O pojavljivanju solarnih radio eksplozija tipa IV u solarnom ciklusu 24 i njihovoj povezanosti s koronalnim izbacivanjem mase. Objavljeno 11. siječnja 2021. The Astrophysical Journal, svezak 906, broj 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***