در مقایسه با خورشید، میدان مغناطیسی زمین خیلی پیچیده نیست – مثل همان آزمایشی است که ما در کودکی با آهنربای میله ای، یک تکه کاغذ و براده های آهن انجام دادیم. اما به صورت سه بعدی.
اما از آنجایی که خورشید ما در واقع یک توپ بزرگ و داغ از پلاسما است و همه آن با سرعتی برابر با زمین نمی چرخد، میدان مغناطیسی آن افزایش می یابد. زیاد بغرنج. و این نوسانات محرک اصلی فوران های تماشایی از تاج آن، بیرونی ترین قسمت جو خورشید است. اینها می توانند انفجارهای شدید تشعشعی به نام شعله های خورشیدی باشند. یا می‌توانند فوران‌های عظیم پلاسمای آن باشند که به عنوان خروج جرم تاجی یا CME شناخته می‌شوند.
این دو رویداد اصلی هستند که در اینجا بر روی زمین و در فضای بیرونی تأثیراتی ایجاد می کنند. که در مرکز استرالیا برای پیش بینی آب و هوای فضایی، ما تمام روز، هر روز خورشید را تماشا می کنیم. ما از ماهواره هایی که به سمت آن نشانه رفته اند و همچنین از تلسکوپ های نوری و رادیویی مبتنی بر زمین تماشا می کنیم. اگر شعله ی خورشیدی رخ دهد، به صورت انفجار تابشی که با سرعت نور حرکت می کند، به اینجا می رسد. یعنی 150 میلیون کیلومتر را تنها در هشت دقیقه طی کرد. از طرف دیگر، جهش توده تاجی آنچنان سریع نیست. رسیدن آنها از 14 ساعت تا حدود سه روز طول می کشد.
https://www.youtube.com/watch?v=XOi2osXyczA
وقتی می بینیم یکی از این رویدادها اتفاق می افتد، آن را مدل می کنیم تا بفهمیم که در چه جهتی می رود – آیا قرار است به فضا پرتاب شود یا به سمت ما می آید. اگر قرار است به زمین نزدیک شود، پس می‌خواهیم بدانیم چقدر طول می‌کشد تا به اینجا برسد و انتظار داریم تأثیر آن چقدر باشد. سپس از این پیش بینی ها هشدارهایی صادر می کنیم.
آنها را می توان از طریق ما مشاهده کرد سایت اینترنتیاما ما همچنین هشدارهای ایمیلی داریم یا هشدارها را مستقیماً به مشتریان اصلی خود ارائه می دهیم.
چرا وقتی خورشید خیلی دور است، شعله ور شدن آن مهم است؟
بیشتر مردم در مورد شفق قطبی که در نزدیکی قطب شمال و جنوب دیده می شود، می دانند. به بیان ساده، آنها توسط ذرات باردار ناشی از این رویدادهای آب و هوایی خورشیدی ایجاد می شوند که با جو و میدان مغناطیسی ما تماس دارند. شدت فعالیت آب و هوای فضا می تواند باعث شود که آنها دورتر از قطب ها قابل مشاهده باشند.
اگر هر اتفاقی در شبکه برق امروزی رخ دهد، ترانسفورماتورها ممکن است آسیب ببینند – در بدترین حالت، ترانسفورماتورها می توانند به طور کامل از بین بروند.
اما فراتر از شفق های قطبی، پیامدهای بالقوه بسیار جدی تری از آب و هوای فضا وجود دارد. پرتاب جرم تاجی (CME) می تواند باعث شود جریان های الکتریکی از طریق زمین و از طریق خطوط برق جریان یابد، بنابراین می توانند شبکه برق را از بین ببرند. آنها همچنین می توانند بر ماهواره ها در فضا و ارتباطات رادیویی با فرکانس بالا تأثیر بگذارند.
ما از نزدیک با بخش انرژی، با مدل‌های سفارشی‌سازی شده که سیستم‌های آنها را نیرو می‌دهند، کار می‌کنیم. اگر منتظر یک رویداد آب و هوای فضایی باشیم، اپراتورهای بخش انرژی نقشه‌ای را در اتاق کنترل خود ارائه می‌کنند که به آنها امکان می‌دهد تمام جریان‌هایی را که ما پیش‌بینی می‌کنیم نظارت کنند و اقدامات کاهشی انجام دهند.
خوشبختانه این نوع ضربه ها نادر هستند. بزرگترین نمونه تاریخ در سال 1859 رخ داد و به عنوان رویداد Carrington، معروف ترین طوفان فضایی زمین شناخته می شود. شفق های درخشان برای روزها آسمان سراسر جهان را روشن می کردند و هر کسی را که آنها را می دید – حتی در خط استوا – مبهوت می کرد. در آن زمان، سیستم‌های تلگراف پیشرفته‌ترین فناوری ارتباطی بودند که ما به آن تکیه می‌کردیم. شدت جریان ها به حدی بود که اپراتورهای تلگراف می توانستند از طریق سیستم های خود پیام ها را بدون اتصال به منبع برق ارسال کنند. اپراتورها توسط تجهیزات خود مورد اصابت قرار گرفتند – تیرهای تلگراف به آتش کشیده شد.
از آن زمان، ما هیچ رویدادی به زمین را در جایی نزدیک به مقیاس رویداد کارینگتون ندیده‌ایم. اما اگر هر رویداد در شبکه برق امروزی، ترانسفورماتورها ممکن است آسیب ببینند – در بدترین حالت، ترانسفورماتورها می توانند به طور کامل از بین بروند. اگر طوفانی به این بزرگی داشته باشیم که منجر به اختلال در سیستم ناوبری جهانی و همچنین تمام جنبه های ارتباطات ماهواره ای شود، قطعاً ماهواره ها می توانند تحت تأثیر قرار گیرند.
مهم است که در صورت امکان قبل از رسیدن طوفان به زمین اقدام کنید. اما پیش‌بینی دقیق زمان ورود این CME برای ما سخت است.
مراکز مختلف هواشناسی فضایی در سراسر جهان وجود دارد و ما با تعداد کمی از آنها از نزدیک کار می کنیم. یکی از زمینه هایی که ما در سطح بین المللی در آن همکاری می کنیم، هوانوردی است. اگر طوفان قابل توجهی در آب و هوای فضا پیش بینی شود، می تواند بر سیستم های ارتباطی خلبان، به ویژه در مناطق قطبی تأثیر بگذارد. در این موارد، خطوط هوایی ممکن است در نتیجه هشدارهای ما، پروازهای خود را از این مناطق دور کنند.
ما هیچ راهی برای پیش بینی اینکه میدان مغناطیسی داخلی چه خواهد بود و چگونه ممکن است با زمان تغییر یا نوسان کند، نداریم.
چیز بزرگ بعدی چیست؟ فرصت های زیادی برای پیشرفت وجود دارد، اما فیزیک فضا-زمان یک رشته چالش برانگیز و گسترده است. ما در واقع تعداد زیادی ماهواره به سمت خورشید نداریم که بتوان از آنها برای پیش بینی آب و هوای فضا استفاده کرد – حدود چهار ماهواره که ما به شدت به آنها تکیه داریم. هنگامی که یک CME از خورشید فوران می کند، می تواند در هر جهتی خارج شود. ما در حال حاضر یک یا حداکثر دو نقطه مشاهده داریم. اگر ماهواره‌های بیشتری برای این منظور داشتیم، می‌توانستیم رویداد را مثلث کنیم و به ما امکان می‌دهد جهت و سرعت CME را بهتر درک کنیم.
همانطور که گفتم، یک CME ممکن است حدود سه روز طول بکشد تا به زمین برسد. اما بین زمانی که خورشید را ترک می‌کند و به زمین می‌رسد، ما فقط یک نقطه داریم که می‌توانیم نشانه‌ای از ویژگی‌های فیزیکی CME به دست آوریم، و آن زمانی است که حدود نیم ساعت از زمین فاصله دارد. هنگامی که یک CME به زمین می رسد، با یک میدان مغناطیسی داخلی وارد می شود. اگر این میدان مغناطیسی داخلی در شمال باشد، ضربه خیلی زیاد نخواهد بود. اما اگر در جنوب باشد، می تواند تأثیر زیادی داشته باشد. ما در حال حاضر راهی برای پیش‌بینی اینکه میدان مغناطیسی داخلی چه خواهد بود و چگونه ممکن است در طول زمان تغییر یا نوسان کند، نداریم. دقیق تر بودن با این پیش بینی بسیار مفید خواهد بود.
ما هم توانایی پیش بینی نداریم چه زمانی یک شعله خورشیدی رخ خواهد داد. ما می‌توانیم احتمال گسیل خورشید از خورشید را پیش‌بینی کنیم، اما نمی‌توانیم زمان و اندازه آن را مشخص کنیم.
خورشید از یک چرخه خورشیدی 11 ساله پیروی می کند و ما در یکی دو سال آینده به حداکثر خورشیدی نزدیک می شویم. این بدان معناست که می‌توانیم انتظار رویدادهای جوی فضایی مکرر و بزرگ‌تر را داشته باشیم. این قطعا ما را در مرکز پیش بینی هوای فضایی استرالیا در اداره هواشناسی مشغول خواهد کرد.
همانطور که به گراهام سیمز گفته شد
