سه فوران تاجی خورشیدی هم صعود که زمین را روشن می کنند

یک رشته از سه فوران جرم تاجی خورشیدی (CME) در مسیر برخورد به زمین قرار گرفته‌اند و مدل‌های پیش‌بینی نشان می‌دهد که این سه فوران احتمالاً هنگام رسیدن به نزدیکی مدار زمین با یکدیگر برخورد و هم‌پوشانی خواهند داشت. وقتی یک CME سریع‌تر به یک CME قبلی و کندتر می‌رسد، ساختاری ترکیبی شکل می‌گیرد که در ادبیات علمی به‌عنوان «CME کاننیبال» یا «فوران‌های تاجیِ هم‌بلعنده» شناخته می‌شود؛ این ترکیب‌ها می‌توانند انرژی مغناطیسی و دینامیکی بیشتری حمل کنند، شدت طوفان‌های ژئومغناطیسی را تقویت کنند و شفق‌های قطبی (شفق شمالی و جنوبی) را به‌صورت درخشان و گسترده‌تری تولید کنند. در این گزارش فنی و عمومی، ضمن توضیح روند فیزیکی این پدیده و مقایسه با رخدادهای پیشین، پیامدهای احتمالی برای سامانه‌های ماهواره‌ای، ارتباطات رادیویی و شبکه‌های برق، و نکات عملی برای رصدگران و عکاسان شفق بررسی می‌شود تا خوانندگان ایرانی و فارسی‌زبان بتوانند تصاویر واضح‌تری از خطرات و فرصت‌های مشاهده این پدیدهٔ هواشناسی فضایی به‌دست آورند.

چرا این فوران‌ها مانند «کاننیبال»های کیهانی رفتار می‌کنند

همهٔ فوران‌های تاجی خورشیدی یکسان نیستند؛ تفاوت‌ها در سرعت اولیه، میدان‌های مغناطیسی درون ساختار پلاسما، زاویهٔ پرتاب نسبت به مدار زمین و شرایط محیط میان‌سیاره‌ای (محیط پلاسمایی بین خورشید و زمین) تعیین‌کننده‌اند. یک CME که دیرتر از دیگری پرتاب شود ممکن است سرعت بیشتری داشته باشد؛ اگر سرعت آن به‌حدی باشد که جلوی CME کندتر را بگیرد، برخورد و تعامل میان دو جبههٔ پلاسما آغاز می‌شود. این برخورد شامل فشرده‌سازی مغناطیسی، تشکیل موج‌های شوکی قوی‌تر و بازآرایی خطوط میدان مغناطیسی است. در بسیاری از موارد، CME سریع‌تر قسمت جلویی CME کندتر را «بلعیده» و یک ساختار یکپارچه‌تر، حجیم‌تر و مغناطیسی‌تر ایجاد می‌کند که توان بیشتری برای القای جریان‌های القایی در مغناطوسفر زمین و ایجاد طوفان ژئومغناطیسی دارد.

از منظر فیزیکی، افزایش قدرت طوفان به دو عامل اصلی وابسته است: شدت میدان مغناطیسی B در ساختار ترکیبی و جهت‌گیری میدان نسبت به میدان مغناطیسی زمین (به‌ویژه مؤلفهٔ Bz که اگر جنوب‌گرا باشد، اتصال مغناطیسی بیشتری با میدان زمین برقرار می‌کند). ترکیب چند CME می‌تواند مقدار کل آهنگ شار مغناطیسی و انرژی جنبشی واردشونده را افزایش دهد، و در حضور جهت‌گیری مناسب میدان، منجر به رویدادهایی با شاخص Kp بالا و گاهی ورود به مقیاس G (G1 تا G5) در طبقه‌بندی ناسا/NOAA شود. چنین رویدادهایی احتمالاً موجی از ذرات پرانرژی و نوسانات میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنند که برای ماهواره‌ها، GPS، روابط رادیویی و شبکهٔ برق زمین‌پایه پیامدهایی به‌همراه دارند.

ارتباط این پدیده با رویداد G5 ماه مه 2024

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

پیگیری تأثیرات حفره های تاج خورشیدی بزرگ بر زمین توسط دانشمندان

دانشمندان تأثیر حفره بزرگ تاج خورشیدی بر زمین را رصد می‌کنند اخیرا یک حفره وسیع در...

طوفان ژئومغناطیسی بسیار قوی که در ماه مهٔ 2024 رخ داد و توسط برخی مراکز از سطح G5 یاد شد، نتیجهٔ یک مجموعهٔ سه‌گانهٔ «CME کاننیبال» بود. آن رویداد نمونهٔ روشنی از چگونگی تقویت تاثیرات هوافضایی توسط هم‌پوشانی فوران‌ها را نشان داد: ترکیب سه CME باعث افزایش میدان مغناطیسی مؤثر و شدت موج‌های شوک شد و در نهایت موجب پدید آمدن شرایطی شد که در نقاط میانی عرض‌های جغرافیایی نیز شفق قطبی قابل مشاهده بود و گزارش‌هایی از اختلال در سیستم‌های ناوبری و تأثیرات گذرا بر شبکه‌های برق در برخی مناطق منتشر شد. تجربه آن رویداد به‌عنوان یک مورد مرجع، الگویی برای تحلیل اینگونه ترکیبات CME فراهم کرده است و مدل‌سازان فضایی اکنون بهتر می‌توانند اثرات تداخل و هم‌آمیزی میان چندین فوران را پیش‌بینی کنند.

برای مقایسهٔ فنی، رویداد G5 ماه مه 2024 نشان داد که وقتی چندین CME با فازهای زمانی و سرعت‌های متفاوت در مسیر قرار می‌گیرند، نه‌فقط شدت میدان افزایش می‌یابد بلکه طول زمانی ورود پالس‌های مغناطیسی به مغناطوسفر نیز تغییر می‌کند؛ یعنی ممکن است زمین چندین پالس متناوب یا یک پالس طولانی‌تر و پیچیده را تجربه کند که تحلیل و پاسخگویی رصدگران را دشوارتر می‌سازد. به همین دلیل، پیش‌بینی‌های فعلی که وقوع برخورد در نزدیکی مدار زمین را نشان می‌دهد، موجب هشدار و آماده‌باش چندین آژانس فضایی و مرکز هواشناسی فضایی شده است.

چه انتظاری داشته باشیم: شفق، زمان‌بندی و ایمنی

اگر مدل‌های کنونی درست باشند، شب‌های پس از عبور این ساختارهای ترکیبی احتمالاً با شفق‌های قطبی پرنور (Aurora borealis در نیم‌کرهٔ شمالی یا Aurora australis در نیم‌کرهٔ جنوبی) همراه خواهند بود که تا عرض‌های جغرافیایی پایین‌تر از معمول قابل رؤیت خواهند بود. برای جمعیت عمومی، این نمایش نوری اغلب زیبا و بی‌خطر است؛ با این‌حال، در طوفان‌های بسیار قوی (مشابه یا قدرتمندتر از G5)، خطرات واقعی برای فناوری‌های حساس وجود دارد: اختلال در عملکرد ماهواره‌ها و حسگرهای فضایی، کاهش دقت سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای (GPS)، ایجاد نویز و قطع در ارتباطات HF رادیویی، و در موارد شدید احتمال آسیب یا قطع موقت در خطوط انتقال برق و ترانسفورمرها.

آژانس‌هایی مثل NOAA، NASA، ESA و مراکز رصد منطقه‌ای به‌طور معمول نقشه‌های پیش‌بینی و هشدارهایی در سطوح مختلف (از G1 تا G5 و شاخص Kp) صادر می‌کنند؛ دنبال کردن اطلاعیه‌های رسمی این مراکز برای اپراتورهای بحرانی (اپراتورهای شبکهٔ برق، اپراتورهای ماهواره‌ای، فرودگاه‌ها و سرویس‌های مخابراتی) حیاتی است. برای عموم مردم، بهترین اقدام‌ها عبارت‌اند از: پیگیری هشدارها و توصیه‌های ایمنی محلی، آماده‌کردن لباس گرم برای تماشای شبانهٔ آسمان، و برای عکاسان علاقه‌مند به شفق، استفاده از سه‌پایه، تنظیمات نوردهی طولانی و باتری‌ها/گرم‌کن‌های مناسب برای شرایط سرد. همچنین توصیه می‌شود تجهیزات حساس الکترونیکی مهم در مراکز حیاتی در صورت صدور هشدارهای بسیار شدید، در برابر احتمال نوسان برق محافظت یا خاموش شوند تا ریسک آسیب‌دیدگی کاهش یابد.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

حفره کرونایی خورشید چیست و چرا اهمیت دارد؟

حفره کرونایی خورشید: تعریفی و اهمیت آن بررسی‌های اخیر ویژگی قابل‌توجهی را روی سطح خورشید آشکار...

از منظر زمانی، دقت پیش‌بینی لحظهٔ برخورد بستگی به مدل‌های انتقال CME در فضای بین‌سیاره‌ای، اندازه‌گیری‌های کروی (coronagraph) و ردیابی امواج شوکی توسط فضاپیماهای نظارتی دارد؛ معمولاً خطای تخمینی در تخمین زمان برخورد می‌تواند از چند ساعت تا نیم‌روز یا بیشتر متغیر باشد، به‌ویژه در شرایطی که چندین CME با یکدیگر تعامل می‌کنند. بنابراین پنجرهٔ مشاهدهٔ شفق ممکن است چندین شب متوالی ادامه یابد یا در یک شب با اوج‌های کوتاه‌مدت و فازهای فعال متعدد همراه شود.

• پایش هشدارهای رسمی: مراقب اطلاعیه‌ها و نقشه‌های وضعیت از مراکز هواشناسی فضایی مانند NOAA Space Weather Prediction Center، ESA Space Weather Service، و مراکز منطقه‌ای باشید؛ این نهادها شاخص‌هایی مانند Kp، Dst و پیش‌بینی نمایش شفق را منتشر می‌کنند.
• نکات برای عکاسان و رصدگران: برای ثبت تصاویر شفق از ISO بالا، دیافراگم باز و نوردهی طولانی استفاده کنید؛ سه‌پایه و کنترل دیستنس فوکوس به بی‌نهایت کمک می‌کند. پوشاک گرم، باتری‌های یدکی و برنامه‌ریزی محل رصد به‌دور از آلودگی نوری شهرها کیفیت تصاویر را بسیار بهبود می‌بخشد.
• راهنمای عمومی ایمنی: از نزدیک شدن به قطعات برقی یا تلاش برای تعمیر خطوط برق شخصی در زمان نوسان‌ها خودداری کنید؛ در رویدادهای بسیار قوی، اپراتورها باید آمادهٔ اجرای برنامه‌های پشتیبان و مدیریت بار شبکه باشند تا از خاموشی‌های گسترده جلوگیری شود.

علاوه بر این توصیه‌ها، شرکت‌های ماهواره‌ای و اپراتورهای ماهواره‌های مختل‌شدنی باید داده‌های تله‌متری را برای تشخیص تغییرات وضعیت شار و بار الکتریکی تحت نظر داشته باشند و در صورت لزوم مدهای حفاظتی را فعال کنند. مراکز تحقیقاتی نیز معمولاً پیشنهاد می‌دهند که نوسانات جریان القایی در خطوط طولانی برق، که می‌تواند منجر به گرم‌شدن بیش‌ازحد ترانسفورماتورها شود، زیر نظر گرفته شود تا امکان واکنش سریع مهیا شود. در نهایت، برای علاقمندان عادی: گرم بپوشید، پیش‌بینی‌ها را دنبال کنید و از دیدن یکی از باشکوه‌ترین نمایش‌های طبیعی در آسمان لذت ببرید.

در سطح تحقیقاتی، این رویداد فرصت‌هایی برای بررسی دقیق‌تر تعاملات میان CMEها، مدل‌سازی همگرایی میدان‌های مغناطیسی و ارزیابی بهتر تأثیرات بر ساختار میدان مغناطیسی زمین فراهم می‌آورد. داده‌های چندفرستنده‌ای (multi-point measurements) از فضاپیماهایی مانند ACE، DSCOVR، STEREO و فضاپیماهای عملیاتی دیگر به تحلیلگران امکان می‌دهد سازوکارهای فشرده‌سازی، بازآرایی میدان و تسریع ذرات را با جزئیات بیشتری مطالعه کنند؛ این دانش در نهایت به بهبود مدل‌های پیش‌بینی و کاهش عدم قطعیت در برآورد زمان و شدت برخوردها کمک می‌کند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

افزایش فعالیت خورشیدی: تغییرات، پیامدها و رصد علمی

افزایش فعالیت خورشیدی: چه چیز تغییر کرده است خورشید، که از دیرباز ستاره‌ای پایدار و قابل‌پیش‌بینی...

در نتیجه، اگرچه مشاهدهٔ شفق در پی چنین رویدادی می‌تواند تجربه‌ای باشکوه و تقریباً بی‌خطر برای عموم باشد، اما پیامدهای فنی و زیرساختی آن در سطوح بالا قابل توجه است. دنبال‌کردن اطلاع‌رسانی از منابع معتبر، آماده‌سازی منطقی برای مشاهدهٔ شبانه و توجه اپراتورهای تکنیکی به هشدارها، به کاهش ریسک و افزایش بهره‌مندی از این پدیدهٔ منحصربه‌فرد کمک خواهد کرد.