Avaruussää, aurinkotuulen häiriöt ja radiopurskeet

Aurinko- tuuli, Auringon ulkoilmakehän koronakerroksen sähköisesti varautuneiden hiukkasten virta, uhkaa elämänmuotoon ja sähkötekniikkaan perustuvaa nykyaikaista ihmisyhteiskuntaa. Maan magneettikenttä suojaa tulevaa vastaan aurinko- tuulen ohjaamalla ne poispäin. Drastinen aurinko- tapahtumat, kuten sähköisesti varautuneen plasman massapurkaus Auringon koronasta, aiheuttavat häiriöitä aurinko- tuuli. Siksi tutkimus häiriöistä olosuhteissa aurinko- tuuli (ns Tila sää) on välttämätöntä. Coronal Mass Ejection (CMEs), jota kutsutaan myös "aurinko- myrskyt" tai "tila myrskyt' liittyy aurinko- radio räjähtää. Tutkimus aurinko- radioobservatorioiden radiopurskeet voivat antaa käsityksen CME:istä ja aurinkotuuliolosuhteista. Ensimmäinen tilastollinen tutkimus (julkaistu äskettäin) 446 tallennetusta tyypin IV radiopurskeesta, jotka havaittiin viimeisellä aurinkosyklillä 24 (jokainen jakso viittaa auringon magneettikentän muutokseen 11 vuoden välein), on havainnut, että suurin osa pitkän keston tyypin IV radiosta. Aurinko- Purskahduksiin liittyi Coronal Mass Ejection (CME) ja häiriöitä aurinkotuuliolosuhteissa. 

Aivan samalla tavalla kuin tuulen häiriöt vaikuttavat maan säähän, tila sää" vaikuttaa "aurinkotuulen" häiriöihin. Mutta samankaltaisuus päättyy tähän. Toisin kuin maan päällä oleva tuuli, joka koostuu ilmasta, joka koostuu ilmakehän kaasuista, kuten typestä, hapesta jne., aurinkotuuli koostuu tulistettua plasmasta, joka koostuu sähköisesti varautuneista hiukkasista, kuten elektroneista, protoneista, alfahiukkasista (helium-ioneista) ja raskaista ioneista, jotka jatkuvat ulos auringon ilmakehän kaikkiin suuntiin, mukaan lukien maan suuntaan.   

Aurinko on perimmäinen energian lähde elämälle maan päällä, minkä vuoksi sitä arvostetaan monissa kulttuureissa elämän antajana. Mutta on myös toinen puoli. Aurinkotuuli, auringon ilmakehästä peräisin olevien sähköisesti varautuneiden hiukkasten (eli plasman) jatkuva virta, uhkaa maapallon elämää. Kiitos Maan magneettikentän, joka kääntää suurimman osan ionisoivasta aurinkotuulesta pois (Maasta) ja maan ilmakehän, jotka absorboivat suurimman osan jäljellä olevasta säteilystä ja suojaavat näin ionisoivaa säteilyä vastaan. Mutta siinä on muutakin – biologisten elämänmuotojen uhan lisäksi aurinkotuuli uhkaa myös sähköä ja teknologiaa ohjaavaa modernia yhteiskuntaa. Elektroniikka- ja tietokonejärjestelmät, sähköverkot, öljy- ja kaasuputket, televiestintä, radioviestintä, mukaan lukien matkapuhelinverkot, GPS, tila tehtävät ja ohjelmat, satelliittiviestintä, internet jne. – aurinkotuulen aiheuttamat häiriöt voivat mahdollisesti häiritä ja pysäyttää nämä kaikki¹. Astronautit ja avaruusalukset ovat erityisen vaarassa. Tästä oli useita tapauksia aiemmin, esimerkiksi maaliskuussa 1989 Quebec BlackoutKanadassa massiivisen auringonpurkauksen aiheuttama sähköverkko oli vaurioitunut pahasti. Myös jotkut satelliitit olivat kärsineet vaurioita. Siksi on välttämätöntä seurata aurinkotuulen olosuhteita Maan läheisyydessä – miten sen ominaisuudet, kuten nopeus ja tiheys, magneettikenttä vahvuus ja suunta sekä energiset hiukkaset (esim. tila sää) vaikuttaa elämänmuotoihin ja nykyaikaiseen ihmisyhteiskuntaan.  

Kuten "sääennuste", voi "tila säätäkin ennustetaan? Mikä määrittää aurinkotuulen ja sen olosuhteet maan läheisyydessä? Voiko tulla vakavia muutoksia tila tiedetään etukäteen, jotta voidaan ryhtyä ennaltaehkäiseviin toimiin maapallon haitallisten vaikutusten minimoimiseksi? Ja miksi aurinkotuuli ylipäätään muodostuu?   

Aurinko on kuuma, sähköisesti varautunut kaasupallo, joten sillä ei ole tarkkaa pintaa. Fotosfäärikerrosta käsitellään auringon pintana, koska sitä voimme havaita valolla. Kerrokset fotosfäärin alapuolella sisäänpäin kohti ydintä ovat meille läpinäkymättömiä. Auringon ilmakehä koostuu auringon fotosfääripinnan yläpuolella olevista kerroksista. Se on läpinäkyvä kaasumainen halo, joka ympäröi aurinkoa. Maapallolta paremmin täydellisen auringonpimennyksen aikana auringon ilmakehässä on neljä kerrosta: kromosfääri, auringon siirtymäalue, korona ja heliosfääri.  

Aurinkotuuli muodostuu koronaan, joka on aurinkokehän toinen kerros (ulkopuolelta). Corona on kerros erittäin kuumaa plasmaa. Kun Auringon pinnan lämpötila on noin 6000K, koronan keskilämpötila on noin 1-2 miljoonaa K. Kutsutaan 'Koronaalilämpöparadoksiksi' koronan lämpenemisen ja aurinkotuulen kiihtymisen mekanismia ja prosesseja. suuri nopeus ja laajeneminen planeettojenvälinen tila ei ole vielä ymmärretty hyvin, ² vaikka äskettäisessä artikkelissa tutkijat ovat pyrkineet ratkaisemaan tämän aksionista (hypoteettinen pimeän aineen alkuainehiukkanen) peräisin olevien fotonien avulla ³.  

Toisinaan koronasta sinkoutuu valtava määrä kuumaa plasmaa auringon ilmakehän uloimpaan kerrokseen (heliosfääriin). Coronal Mass Ejections (CME:t) kutsuttujen plasman massapurkausten havaitaan aiheuttavan suuria häiriöitä aurinkotuulen lämpötilassa, nopeudessa, tiheydessä ja planeettojenvälinen magneettikenttä. Nämä aiheuttavat voimakkaita magneettisia myrskyjä maan geomagneettiseen kenttään ⁴. Plasman purkautuminen koronasta sisältää elektronien kiihtymisen ja varautuneiden hiukkasten kiihtyminen synnyttää radioaaltoja. Tämän seurauksena Coronal Mass Ejections (CME:t) liittyy myös Auringon radiosignaalien purskeisiin ⁵. Siksi, tila säätutkimukset käsittäisivät koronasta plasman massapurkausten ajoituksen ja intensiteetin tutkimuksen yhdessä niihin liittyvien auringonpurkausten kanssa, mikä on tyypin IV radiopurske, joka kestää pitkään (yli 10 minuuttia).    

Radiopurskeiden esiintymistä aikaisemmissa aurinkosykleissä (Auringon magneettikentän jaksollinen sykli 11 vuoden välein) suhteessa Coronal Mass Ejections (CMEs) on tutkittu aiemmin.  

One recent long-term statistical study by Anshu Kumari et al. of University of Helsinki on radio bursts observed in the solar cycle 24, sheds further light on association of long-duration, wider frequency radio bursts (called type IV bursts) with CMEs. The team found that about 81% of the type IV bursts were followed by coronal mass ejections (CMEs). About 19% of type IV bursts were not accompanied by CMEs. In addition, only 2.2% of the CMEs are accompanied by type IV radio bursts ⁶.  

Tyypin IV pitkäkestoisten purskeiden ja CME:iden ajoituksen ymmärtäminen asteittain auttaa meneillään olevien ja tulevien purskeiden suunnittelussa ja ajoituksessa. tila ohjelmia vastaavasti, jotta vähennetään niiden vaikutusta tällaisiin tehtäviin ja viime kädessä maan elämänmuotoihin ja sivilisaatioon. 

***

Viitteet:    

1. Valkoinen SM., nd. Aurinkoradiopurskeet ja Tila Sää. Marylandin yliopisto. Saatavilla verkossa osoitteessa https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Kirjattu 29. Jamaury 2021. 

2. Aschwanden MJ et al 2007. The Coronal Heating Paradox. The Astrophysical Journal, osa 659, numero 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. Koronaalisen kuumennusongelman ratkaisu aksionialkuperäisten fotonien avulla. Physics of the Dark Universe, osa 31, tammikuu 2021, 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. Koronaaliset massapurkaukset ja häiriöt aurinkotuulen plasmaparametreissa suhteessa geomagneettisiin myrskyihin. Journal of Physics: Conference Series 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N., 2011. Coronal Mass Ejections and Solar Radio Emissions. CDAW-palvelinkeskus NASA. Saatavilla verkossa osoitteessa https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Käytetty 29.  

6. Kumari A., Morosan DE. ja Kilpua EKJ., 2021. Tyypin IV aurinkoradiopurkausten esiintymisestä aurinkosyklissä 24 ja niiden yhteydestä koronaalisten massapurkauksiin. Julkaistu 11. tammikuuta 2021. The Astrophysical Journal, osa 906, numero 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***