يمكن أن نكون في عرض ضخم للألعاب النارية في عام 2012. بعض التوقعات تضع الحد الأقصى للطاقة الشمسية في الدورة الشمسية 24 أكثر نشاطًا من الحد الأقصى الأخير للطاقة الشمسية في 2002-2003 (تذكر جميع تلك المشاعل القياسية التي تحطم الرقم القياسي؟). إن علماء فيزياء الطاقة الشمسية أصبحوا متحمسين بالفعل للدورة القادمة ، ويتم استخدام طرق التنبؤ الجديدة بشكل جيد. لكن هل يجب أن نكون قلقين؟
مقالات ذات صلة لعام 2012:
- 2012: لا يوجد انعكاس جيومغناطيسي (نشر في 3 أكتوبر 2008)
- 2012: لا يوجد شعلة قاتلة للطاقة الشمسية (نشر في 21 يونيو 2008)
- 2012: الكوكب العاشر ليس نيبيرو (نشر في 19 يونيو 2008)
- 2012: لا يوجد كوكب X (تم النشر في 25 مايو 2008)
- لا يوم القيامة في 2012 (تم النشر في 19 مايو 2008)
وفقًا لأحد سيناريوهات Doomsday العديدة التي قدمناها في الفترة التي سبقت "نهاية العالم" التي تغذيها نبوءات المايا في عام 2012 ، يعتمد هذا السيناريو في الواقع على بعض العلوم. ما هو أكثر من ذلك ، قد يكون هناك بعض الارتباط بين الدورة الشمسية لمدة 11 عامًا والدورات الزمنية التي تمت رؤيتها في تقويم المايا ، ربما فهمت هذه الحضارة القديمة كيف تخضع مغناطيسية الشمس للتغيرات القطبية كل عقد أو نحو ذلك؟ بالإضافة إلى ذلك ، تقول النصوص الدينية (مثل الكتاب المقدس) أننا مستحقون ليوم من الدينونة ، تنطوي على الكثير من النار والكبريت. لذا يبدو أننا سنشوي على قيد الحياة من قبل أقرب نجم لنا في 21 ديسمبر 2012!
قبل أن نذهب إلى الاستنتاجات ، تراجع خطوة للخلف وفكر في ذلك. مثل معظم الطرق المختلفة التي سينتهي بها العالم في عام 2012 ، فإن احتمالية أن تنفجر الشمس توهجًا شمسيًا كبيرًا مدمرًا للأرض أمر جذاب للغاية لمن يقضون على الهلاك. ولكن دعونا نلقي نظرة على ما يحدث حقًا خلال حدث توهج شمسي موجه نحو الأرض ، فالأرض محمية جيدًا في الواقع. على الرغم من أن بعض الأقمار الصناعية قد لا تكون ...
تطورت الأرض في بيئة مشعة للغاية. تطلق الشمس باستمرار الجسيمات عالية الطاقة من سطحها المهيمن مغناطيسيًا كالرياح الشمسية. خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية (عندما تكون الشمس في أقصى نشاط لها) ، قد تكون الأرض غير محظوظة بما يكفي لتحدق في برميل الانفجار بطاقة 100 مليار قنبلة ذرية بحجم هيروشيما. يُعرف هذا الانفجار باسم التوهج الشمسي ويمكن أن تتسبب آثاره في حدوث مشاكل هنا على الأرض.
قبل أن ننظر إلى الآثار الجانبية للأرض ، دعونا نلقي نظرة على الشمس ونفهم بإيجاز سبب غضبها كل 11 عامًا أو نحو ذلك.
الدورة الشمسية
أولا وقبل كل شيء ، الشمس لديها طبيعي >> صفة دورة مع ما يقرب من 11 سنة. خلال عمر كل دورة ، يتم سحب خطوط المجال المغناطيسي للشمس حول الجسم الشمسي عن طريق الدوران التفاضلي عند خط الاستواء الشمسي. هذا يعني أن خط الاستواء يدور أسرع من الأقطاب المغناطيسية. مع استمرار ذلك ، تسحب البلازما الشمسية خطوط المجال المغناطيسي حول الشمس ، مما يسبب الإجهاد وتراكم الطاقة (يتم تصوير مثال على ذلك). مع زيادة الطاقة المغناطيسية ، تتحول التواءات في شكل تدفق مغناطيسي ، مما يجبرها على السطح. تُعرف هذه الخلل بأنها حلقات تاجية تصبح أكثر عددًا خلال فترات النشاط الشمسي العالي.
هذا هو المكان الذي تأتي فيه بقع الشمس. بينما تستمر الحلقات الإكليلية في الظهور على السطح ، تظهر بقع الشمس أيضًا ، وغالبًا ما تقع في نقاط التكرار الحلقي. الحلقات الإكليلية لها تأثير دفع الطبقات السطحية الأكثر سخونة للشمس (الغلاف الضوئي والكروموسفير) جانبًا ، وتعريض منطقة الحمل الأكثر برودة (الأسباب التي تجعل السطح الشمسي والجو أكثر سخونة من الداخل الشمسي إلى ظاهرة التسخين الإكليلي) . مع تراكم الطاقة المغناطيسية ، يمكننا أن نتوقع المزيد والمزيد من التدفق المغناطيسي معًا. يحدث هذا عندما تحدث ظاهرة تعرف باسم إعادة الاتصال المغناطيسي.
إعادة الاتصال هي الزناد للوهج الشمسي بأحجام مختلفة. كما ذكرنا سابقًا ، فإن التوهج الشمسي من "النانو النانوية" إلى "التوهجات من الفئة X" هي أحداث نشطة للغاية. من المؤكد أن أكبر مشاعل بلادي تولد طاقة كافية لـ 100 مليار انفجار ذري ، لكن لا تدع هذا الرقم الضخم يقلقك. كبداية ، يحدث هذا التوهج في الهالة المنخفضة ، بالقرب من السطح الشمسي. هذا ما يقرب من 100 مليون ميل (1AU). الأرض ليست قريبة من الانفجار.
عندما تطلق خطوط المجال المغناطيسي الشمسي كمية هائلة من الطاقة ، يتم تسريع البلازما الشمسية وتقييدها داخل البيئة المغناطيسية (البلازما الشمسية عبارة عن جزيئات محمومة للغاية مثل البروتونات والإلكترونات وبعض عناصر الضوء مثل نوى الهيليوم). بينما تتفاعل جزيئات البلازما ، قد تتولد أشعة سينية إذا كانت الظروف صحيحة و bremsstrahlung ممكن. (يحدث Bremsstrahlung عندما تتفاعل الجسيمات المشحونة ، مما يؤدي إلى انبعاث الأشعة السينية.) وهذا قد يخلق توهجًا بالأشعة السينية.
مشكلة التوهجات الشمسية بالأشعة السينية
أكبر مشكلة في توهج الأشعة السينية هي أننا لا نحصل على تحذير يذكر عندما سيحدث حيث تنتقل الأشعة السينية بسرعة الضوء (يتم تصوير أحد التوهجات الشمسية القياسية التي تحطمت في عام 2003). سوف تصل الأشعة السينية من توهج من الفئة X إلى الأرض في حوالي ثماني دقائق. عندما تضرب الأشعة السينية الغلاف الجوي ، يتم امتصاصها في الطبقة الخارجية التي تسمى الغلاف الأيوني. كما يمكنك التخمين من الاسم ، هذه بيئة تفاعلية عالية الشحن ومليئة بالأيونات (النوى الذرية والإلكترونات الحرة).
خلال الأحداث الشمسية القوية مثل التوهجات ، تزداد معدلات التأين بين الأشعة السينية والغازات الجوية في طبقات المنطقة D و E من الأيونوسفير. هناك زيادة مفاجئة في إنتاج الإلكترون في هذه الطبقات. يمكن أن تسبب هذه الإلكترونات تداخلًا في مرور الموجات الراديوية عبر الغلاف الجوي ، وتمتص الإشارات الراديوية قصيرة الموجة (في نطاق التردد العالي) ، مما قد يحجب الاتصالات العالمية. تُعرف هذه الأحداث باسم "اضطرابات الغلاف الجوي المتأين المفاجئ" (أو SIDs) وتصبح شائعة خلال فترات النشاط الشمسي العالي. ومن المثير للاهتمام أن الزيادة في كثافة الإلكترونات أثناء SID تعزز انتشار راديو التردد المنخفض للغاية (VLF) ، وهي ظاهرة يستخدمها العلماء لقياس شدة الأشعة السينية القادمة من الشمس.
الطرد الجماعي الإكليلي؟
إن انبعاث أشعة الشمس بالأشعة السينية ليس سوى جزء من القصة. إذا كانت الظروف مناسبة ، فقد يتم إنتاج طرد جماعي تاجي (CME) في موقع التوهج (على الرغم من أن أي من الظواهر يمكن أن تحدث بشكل مستقل). تكون CMEs أبطأ من انتشار الأشعة السينية ، ولكن آثارها العالمية هنا على الأرض يمكن أن تكون أكثر إشكالية. قد لا يسافروا بسرعة الضوء ، لكنهم ما زالوا يسافرون بسرعة ؛ يمكنهم السفر بسرعة 2 مليون ميل في الساعة (3.2 مليون كم / ساعة) ، مما يعني أنهم قد يصلون إلينا في غضون ساعات.
هذا هو المكان الذي يتم فيه بذل الكثير من الجهد في التنبؤ بطقس الفضاء. لدينا حفنة من المركبات الفضائية تجلس بين الأرض والشمس في الأرض- الشمس لاغرانجيان (لام1) مع أجهزة استشعار على متن الطائرة لقياس طاقة الرياح الشمسية وكثافتها. إذا مر CME عبر موقعه ، يمكن قياس الجسيمات النشطة والمجال المغناطيسي بين الكواكب (IMF) مباشرة. تقع مهمة واحدة تسمى مستكشف التركيب المتقدم (ACE) في اليسار1 نقطة وتزود العلماء بإشعار يصل إلى ساعة على نهج التعليم الطبي المستمر. تتعاون ACE مع المرصد الشمسي والهيليوسفيري (SOHO) والمرصد الشمسي للطقس الأرضي (STEREO) ، بحيث يمكن تتبع CMEs من الهالة السفلية إلى الفضاء بين الكواكب ، من خلال L1 تشير إلى الأرض. تعمل مهمات الطاقة الشمسية هذه بنشاط معًا لتزويد وكالات الفضاء بإشعار متقدم عن CME موجه للأرض.
ماذا لو وصل CME إلى الأرض؟ كبداية ، يعتمد الكثير على التكوين المغناطيسي لصندوق النقد الدولي (من الشمس) والمجال المغنطيسي الأرضي للأرض (الغلاف المغناطيسي). بشكل عام ، إذا تم محاذاة المجالين المغناطيسيين مع الاستقطابات التي تشير في نفس الاتجاه ، فمن المحتمل جدًا أن يتم طرد CME بواسطة الغلاف المغناطيسي. في هذه الحالة ، سينزلق CME إلى ما وراء الأرض ، مما يتسبب في بعض الضغط والتشويه على الغلاف المغناطيسي ، ولكن بخلاف ذلك يمر دون مشكلة. ومع ذلك ، إذا كانت خطوط المجال المغناطيسي في تكوين مضاد للتوازي (أي القطبية المغناطيسية في اتجاهات متقابلة) ، فقد يحدث إعادة الاتصال المغناطيسي عند الحافة الأمامية للغلاف المغناطيسي.
في هذه الحالة ، سيتم دمج صندوق النقد الدولي والغلاف المغناطيسي ، وربط المجال المغناطيسي للأرض مع الشمس. يضع هذا المشهد لواحد من أكثر الأحداث إلهامًا في الطبيعة: الشفق القطبي.
الأقمار الصناعية في خطر
عندما يتصل المجال المغناطيسي CME مع الأرض ، يتم حقن الجسيمات عالية الطاقة في الغلاف المغناطيسي. بسبب ضغط الرياح الشمسية ، ستنسحب خطوط المجال المغناطيسي للشمس حول الأرض ، وتجتاح كوكبنا. سيتم ضخ الجسيمات التي يتم حقنها في "جانب النهار" في المناطق القطبية من الأرض حيث تتفاعل مع غلافنا الجوي ، لتولد ضوءًا كالشفق. خلال هذا الوقت ، سيصبح حزام Van Allen "فائق الشحن" أيضًا ، مما يخلق منطقة حول الأرض يمكن أن تسبب مشاكل لرواد الفضاء غير المحميين وأي أقمار صناعية غير محمية. لمعرفة المزيد عن الضرر الذي يمكن أن يحدث لرواد الفضاء والمركبات الفضائية ، تحقق من "المرض الإشعاعي والأضرار الخلوية وزيادة خطر الإصابة بالسرطان للبعثات طويلة المدى إلى المريخ"و"ترانزستور جديد يمكن أن يسبب مشكلة إشعاع في الفضاء.”
كما لو أن الإشعاع الصادر عن حزام Van Allen لم يكن كافيًا ، يمكن للأقمار الصناعية أن تستسلم لتهديد جو موسع. كما تتوقع ، كما لو أن الشمس تضرب الأرض بالأشعة السينية و CMEs ، سيكون هناك حتمية تسخين وتوسع عالمي للغلاف الجوي ، وربما يتوغل في ارتفاعات المدارات الساتلية. إذا تركت دون رادع ، فإن تأثير الضربات الهوائية على الأقمار الصناعية يمكن أن يتسبب في إبطائها وانخفاضها في الارتفاع. تم استخدام الكبح الجوي على نطاق واسع كرحلة فضائية أداة لإبطاء المركبات الفضائية لأسفل عند إدخالها في مدار حول كوكب آخر ، ولكن هذا سيكون له تأثير سلبي على الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض لأن أي تباطؤ في السرعة يمكن أن يتسبب في عودة دخوله إلى الغلاف الجوي.
نشعر بالتأثيرات على الأرض أيضًا
على الرغم من وجود الأقمار الصناعية على الخط الأمامي ، إذا كانت هناك زيادة قوية في الجزيئات النشطة التي تدخل الغلاف الجوي ، فقد نشعر بالتأثيرات الضارة هنا على الأرض أيضًا. بسبب توليد الأشعة السينية للإلكترونات في الأيونوسفير ، قد تصبح بعض أشكال الاتصال غير مكتملة (أو تتم إزالتها معًا) ، ولكن هذا ليس كل ما يمكن أن يحدث. خاصةً في المناطق ذات خطوط العرض المرتفعة ، قد يتشكل تيار كهربائي شاسع ، يُعرف باسم "الجرافيت الكهربائي" ، من خلال الأيونوسفير بواسطة هذه الجسيمات الواردة. مع التيار الكهربائي يأتي المجال المغناطيسي. اعتمادًا على شدة العاصفة الشمسية ، قد يتم تحفيز التيارات لأسفل هنا على الأرض ، وربما تفرط في تحميل شبكات الكهرباء الوطنية. في 13 مارس 1989 ، فقد ستة ملايين شخص الطاقة في منطقة كيبيك بكندا بعد زيادة هائلة في النشاط الشمسي تسببت في موجة من التيارات الأرضية. أصيبت كيبيك بالشلل لمدة تسع ساعات بينما كان المهندسون يعملون على حل المشكلة.
هل يمكن لشمسنا أن تنتج مضيئة قاتلة؟
الجواب المختصر لهذا هو "لا".
الجواب الأطول هو أكثر مشاركة. في حين أن التوهج الشمسي من خارج الشمس ، الذي يستهدفنا مباشرة ، يمكن أن يسبب مشاكل ثانوية مثل تلف الأقمار الصناعية وإصابة رواد الفضاء غير المحميين وانقطاع التيار الكهربائي ، فإن التوهج نفسه ليس قويًا بما يكفي لتدمير الأرض ، وبالتأكيد ليس في عام 2012. أجرؤ على القول ، في المستقبل البعيد عندما تبدأ الشمس في نفاد الوقود والانتفاخ إلى عملاق أحمر ، قد يكون عصرًا سيئًا للحياة على الأرض ، لكن أمامنا بضعة مليارات من السنين لننتظر حدوث ذلك. يمكن أن يكون هناك احتمال لإطلاق عدة مشاعل من الفئة X ، ومن خلال سوء الحظ الصافي قد نتعرض لسلسلة من CMEs وانفجارات الأشعة السينية ، ولكن لن يكون هناك أي شيء قوي للتغلب على الغلاف المغناطيسي والأيونوسفير والغلاف الجوي السميك أدناه.
التوهجات الشمسية "القاتل" يملك وقد لوحظ على النجوم الأخرى. في عام 2006 ، شهد مرصد سويفت التابع لناسا أكبر توهج نجمي تم رصده على بعد 135 سنة ضوئية. تشير التقديرات إلى إطلاق طاقة قدرها 50 مليون تريليون قنابل ذرية ، فإن توهج بيغاسي الثاني قد قضى على معظم الحياة على الأرض إذا أطلقت شمسنا أشعة سينية من اشتعال تلك الطاقة علينا. ومع ذلك ، فإن شمسنا ليست II Pegasi. II Pegasi هو نجم عملاق أحمر عنيف مع شريك ثنائي في مدار قريب جدًا. يُعتقد أن تفاعل الجاذبية مع شريكها الثنائي وحقيقة أن II Pegasi هو عملاق أحمر هو السبب الجذري وراء حدث التوهج النشط هذا.
يشير Doomsayers إلى الشمس كمصدر محتمل لقاتل الأرض ، لكن الحقيقة تبقى أن شمسنا نجم مستقر للغاية. ليس لديها شريك ثنائي (مثل II Pegasi) ، ولديها دورة يمكن التنبؤ بها (ما يقرب من 11 عامًا) ولا يوجد دليل على أن شمسنا ساهمت في أي حدث انقراض جماعي في الماضي عبر توهج ضخم موجه نحو الأرض. وقد لوحظ توهجات شمسية كبيرة جدًا (مثل توهج الضوء الأبيض كارينجتون عام 1859) ... لكننا لا نزال هنا.
في تطور إضافي ، يفاجأ علماء فيزياء الطاقة الشمسية نقص من النشاط الشمسي في بداية هذه الدورة الشمسية الرابعة والعشرين ، مما دفع بعض العلماء إلى التكهن بأننا قد نكون على وشك الحد الأدنى من ماوندر و "العصر الجليدي الصغير". هذا يتناقض بشكل صارخ مع تنبؤ فيزيائي شمسي ناسا عام 2006 بأن هذه الدورة ستكون "doozy".
هذا يقودني إلى استنتاج أنه لا يزال أمامنا طريق طويل لنقطعه عند التنبؤ بأحداث التوهج الشمسي. على الرغم من تحسن التنبؤ بطقس الفضاء ، إلا أن الأمر سيستغرق بضع سنوات حتى نتمكن من قراءة الشمس بدقة كافية لنقول بأي قدر من اليقين عن مدى نشاط الدورة الشمسية. لذا ، بغض النظر عن النبوءة أو التنبؤ أو الأسطورة ، لا توجد طريقة مادية للقول أن الأرض ستضرب بها أي متوهجة ، ناهيك عن واحدة كبيرة في عام 2012. حتى لو ضربنا توهج كبير ، فلن يكون حدث انقراض. نعم ، قد تتلف الأقمار الصناعية ، مما يسبب مشاكل ثانوية مثل فقدان نظام تحديد المواقع العالمي (الذي ربما يمكن أن تعطل مراقبة الحركة الجوية على سبيل المثال) أو شبكات الكهرباء الوطنية قد تطغى عليها الشبكات الكهربائية الشفقية ، ولكن لا شيء أكثر تطرفًا من ذلك.
ولكن انتظر ، لتفادي هذه المشكلة ، يخبرنا المتشائمون الآن أن توهجًا شمسيًا كبيرًا إرادة ضربتنا تمامًا مثل ضعف المجال المغنطيسي الأرضي للأرض وعكسه ، تاركًا لنا دون حماية من ويلات CME ... أسباب عدم حدوث ذلك في عام 2012 تستحق مقالتها الخاصة. لذا ، ابحث عن مقال 2012 التالي "2012: لا يوجد انعكاس جيومغناطيسي“.
ائتمانات الصورة الرائدة: MIT (محاكاة السوبرنوفا) ، NASA / JPL (المنطقة الشمسية النشطة في EUV). الآثار والتحرير: نفسي.
