منبع:راسخون
آب و هوای فضایی می تواند بر روی گرم شدن جهانی اثر گذار باشد
گفته می شود که چرخه ی 11 ساله ی لکه ی خورشید با افت و خیزهای دما بر روی کره ی زمین در ارتباط است. این مطلب به طور غیر قابل انکار به اثبات نرسیده است، اما در طول دوره ی (قبل از انقلاب صنعتی و) عدم حضور لکه های خورشیدی یک سرمایش قابل ملاحظه مورد مشاهده قرار گرفت.
تغییرات فضای میان خورشید و سیّارات در منظومه ی شمسی تحت عنوان آب و هوای فضایی شناخته می شوند. زبانه های خورشیدی، پس زنی های جرم هاله ای و طوفان های زمین کششی متعاقب از جمله عوامل آب و هوای فضایی مربوط به اثرات آن در حیات بر روی کره ی زمین هستند. زبانه های خورشیدی و پس زنی های جرم هاله ای (CME) برون راندهای غول آسا و اتفاقی جرم و انرژی خورشیدی هستند. این دو روی داد معمولاً به یک دیگر مرتبط هستند (پس زنی جرم هالهای معمولاً در پی یک زبانه ی خورشیدی می آید)، اما به طور جداگانه مورد مشاهده قرار گرفتهاند. شعله های خورشیدی انرژی ای برابر با 160 بیلیون تن TNT را آزاد می کنند. برای دست یافتن به اندازه ای از مقیاس، بزرگترین دستگاه هستهای که به وسیله ی بشر منفجر گردیده است - آزمایش تزار بمبا - 57 مگا تن بود!
آب و هوای فضایی چیست؟
شعله های خورشیدی و CME همین طور به چرخهی لکهی خورشید مرتبط هستند و موارد بسیاری از آنها در نواحی‌ای با شدت بالا به وقوع می پیوندند که در آن جا لکه های خورشیدی به تعداد زیاد و شدت بالا موجود هستند. نیروهای مغناطیسی بالا که در حال فعالیت در محیطی ابر شارژ شده و ابر گرما شده هستند موجب وقوع فوران های خورشیدی می شوند. ذرات و پلاسمای (یک حالت چهارم مادهی ابر گرم شده) آزاد شده به وسیلهی چنین فوران های خورشیدیای مجتمعاً باد خورشیدی خوانده می شوند. این باد خورشیدی عمدتاً جریانی از الکترونها و پروتونها به همراه دیگر ذرات بار دار است.► بادهای خورشیدی فضاپیماها را در معرض خطر قرار می دهند، چرا که دارای فقدان حفاظت میدان مغناطیسی کره ی زمین هستند. اثرات منفی این بادها بر روی فضا پیماها به تفصیل در ادامهی این مقاله توضیح داده شدهاند. اجرام آسمانیای که از میدان های مغناطیسی خوب پیش رفتهای بر خوردار نیستند، مانند کره ی مریخ و کره ی ماه، محکوم به تحمل شدت و حدت کامل بادهای خورشیدی هستند.
► طوفان های زمین مغناطیسی زمانی به وجود می آیند که یک جریان شدید و ناگهانی از باد خورشیدی با میدان مغناطیسی کره ی زمین برخورد کند - ناحیهای که تأثیر مغناطیسی کره ی زمین بر روی آن اعمال می گردد. بر حسب اتفاق این بر خورد موجب بروز شفق در مناطق قطب می گردد. هجوم پرتوی خورشیدی موجب افزایش در فعالیت گرمایی و الکتریکی جو کره ی زمین می گردد. این تغییر از حالت عادی جو {عمدتاً یونوسفر) باعث مشاهده شدن اکثر تأثیرات آب و هوای فضایی بر روی زمین می شود. طوفان های زمین مغناطیسی هم چنین به طور موقتی بیرونیترین لایه ی یونوسفر را از میان بر می دارند.
چگونه تمامی این موارد بر روی زندگی ما اثر می گذارند؟
آب و هوای فضایی تأثیر چندانی بر روی سطح کره ی زمین نخواهد داشت. این وابستگی تقریباً کامل ما به الکتریسیته و ارتباطات فضایی است که ما را در معرض خطر گسیل های خورشیدی قرار می دهد. در غیر این صورت، آب و هوای فضایی و پرتوهای ناشی از آن به وسیلهی جوِ به نحو اعجاب آور اثر بخش ما، به شدت مسدود شده و بی اثر می گردد و به ندرت به سطح کره ی زمین می رسد. اثر آن عمدتاً محدود به قسمت های بالایی جو زمین است، به خصوص لایهی یونوسفر.
لایه های اتمسفر ما
یونوسفر که ناحیهای از جو کره ی زمین است که به وسیلهی پرتوهای رادیو اکتیو خورشید یونیزه می شود، شامل یون هایی با بار الکتریکی است (و نام آن نیز از همین جا می آید). یونها زمانی به وجود می آیند که یک اتم یک الکترون از دست می دهد و یا یک الکترون به دست می آورد و بدین سان به ترتیب بار مثبت و یا بار منفی به دست می آورد. در مورد یونوسفر، این لایهی گاز به وسیلهی پرتوهای فرا بنفش یونیزه می شود و "جفت یون" یون های مثبت و الکترون های آزاد به وجود می آیند. معمولاً یونها بی نهایت واکنش پذیر هستند و به هر طریقی در جستجویی تعادل یافتن هستند، اما جو چنان در این ارتفاع رقیق است که جفت یونها می توانند بدون برخورد با یک دیگر صدها مایل را طی نمایند.ماهواره های قرار گرفته در مدار ژئو سینکرونوس و هوا پیماهایی که در ارتفاع بلندی از مناطق قطبی پرواز می کنند در معرض خطر این پرتوها قرار دارند، اما جدای از پیوند بی خطری که میان چرخهی 11 سالهی لکهی خورشیدی خورشید و دمای کره ی زمین وجود دارد، آب و هوای فضایی چندان تأثیری بر روی آب و هوای زمینی ندارد.
در این جا چگونگی تأثیر زبانه های خورشیدی، پرتوها، طوفان های زمین مغناطیسی در حیات بر روی کره ی زمین آورده شده است.
فضا پیماها
اضافه بار گذاری الکتریکی و تخلیه
فضا پیماها در معرض خطر بالایی از تغییرات در آب و هوای فضایی قرار دارند. قرار گیری در معرض پرتوهای خورشیدی، آن هم هنگامی که به وسیلهی جو کره ی زمین صافی نشده و ضعیف نگردیده است می تواند منجر به بروز خساراتی جدی شود. این صدمه می تواند هم بر روی ساختار و هم برنامه ریزی فضا پیما به وقوع بپیوندد. پرتوهای خورشیدی می توانند باری ساکن را بر روی اجزای نا رسانای فضاپیما به وجود آورند. اگر این بار از حدی خاص تجاوز نماید، به شکل یک جرقهی بزرگ تخلیه می شود که می تواند موجب صدمه رسانیدن به اجزای فضا پیما گردد.
سیگنالهای رادیویی بد تفسیر شده
تابش خورشیدی موجب اختلال در لایهی یونوسفر می شود که در انتقال از زمین به هوای سیگنالهای رادیویی حیاتی است. این سیگنالها با گذر کردن از یک یونوسفر مختل گردیده خراب می شوند و امکان دارد از دست رفته و یا حتی بدتر از آن، می تواند موجب بر انگیختن پاسخی نا خواسته از سوی سیستم برنامه ریزی فضا پیما گردد.
تغییرات در مدار
ماهواره هایی که در مدار کره ی زمین قرار می گیرند به طور مرتب و به علت مقاومت صورت گرفته از طرف بالاترین لایه های جو سرعت خود را از دست می دهند و مدارهای خود را به دور زمین پایین می آورند. اگر در این میان تعادلی بر قرار نگردد، ماهوارهها در نهایت از مدار خارج می شوند. کاهش سرعت به طور طبیعی یک فرآیند بسیار کند است، و ماهواره های امروزی اغلب تنها یک موشک کوچک شلیک می نمایند تا کمی ارتفاع پیدا کنند و سقوط خود را بیش از یک سال به تأخیر می اندازند. در صورتی که اطلاعاتی دقیق درباره ی مدار ماهواره و مقدار درجهای که تحت تأثیر شکست ناشی از برخورد با جو کره ی زمین پیدا کرده است در دست رس نباشد، آنگاه اطلاعات غلط می توانند ماهوارهها را مجبور به سقوط به سمت کره ی زمین و شعله‌ور شدن در طول ورود مجدد خود و در نتیجه نا بود شدن آنها گرداند. طوفان های زمین مغناطیسی انرژیای اضافی را بر جو زمین وارد میسازند. این امر موجب گرمتر شدن آن می شود، که این کار موجب افزایش حجم آن شده و باعث ایجاد تغییر در مکانیک حرکت ماهواره می گردد، چیزی که واقع شدن آن به طور طبیعی سالها به طول می انجامد. این امر می تواند منجر به آتش گرفتن ماهوارهها و یا برخورد آنها با دیگر ماهوارهها شود.
قرار گیری در معرض پرتوهای نور
فضا نوردانی که در فضا به سر می برند در خطر بالایی از پرتوهای خورشیدی قرار دارند و امکان دارد دچار مسمومیت تشعشع شوند. کمر بندهای ون آلن مواد رادیو اکتیو - که با نگه داشتن ذرات بادهای خورشیدی به وسیلهی میدان مغناطیسی کره ی زمین تشکیل می شوند - تهدیدی همیشگی محسوب می گردند، اما تابش های خورشیدی می توانند این خطر را با چندین درجه‌ی بزرگی افزایش دهند!
زمینی
جریان زمین القایی
به خاطر ماهیت به هم پیوستهی مغناطیس و الکتریسیته، طوفان های زمین مغناطیس یک جریان الکتریکی زمینی را به وجود می آورند. این جریان می تواند خدمات الکتریکی و ارتباطاتی را در منطقهای وسیع قطع نماید. خاموشی مشهور سال 1989 در شبکهی برق هیدرو کبک به وسیلهی یک طوفان زمین مغناطیس پدید آمد که 4 روز قبل از خاموشی به وسیلهی یک CME به وجود آمده بود. از آن جایی که کره ی زمین یک آهن ربا است، مناطق قطبی به طور مرتب وضعیت های کوچکی مانند این را تجربه می نمایند که به همراه شفق پدید می آیند. به خاطر وابستگی بسیار شدید ما به جریان الکتریسیته، یک طوفان بزرگ زمین مغناطیسی می تواند فاجعه بار باشد.
قرار گیری در معرض پرتوهای نور
همان گونه که قبلاً نیز بیان شد، جو زمین به نحو عجیبی کار خود را خوب انجام می دهد - و پرتوهای مضر خورشیدی را دور نگه می دارد. با این وجود، هوا پیماهایی که در ارتفاعات بالای مناطق قطب پرواز می نمایند در خطر مسمومیت تشعشعی شدید قرار دارند. این خطر در عرض جغرافیایی کمتر و ارتفاعات پایینتر بسیار کمتر است.
واپیچیدگی سامانهی موقعیت یابی جهانی
در این مورد، لایهی یونوسفر را به مانند یک استخر آب در نظر بگیرید. درست به مانند مدادی که در درون آب خم شده به نظر می آید سیگنال های GPS هم به همین شکل به وسیلهی یونوسفر فعال الکتریکی انحنا پیدا می نمایند. در صورتی که آب به طور ناگهانی با چیزی که از ضریب شکست متفاوتی بر خوردار است عوض شود، میزان انحنای مشاهده شده بر روی مداد نیز تغییر خواهد کرد. سیگنال های GPS متکی بر یونوسفر هستند تا آنها را به همین شکل "بشکند" و یک لایهی یونوسفر مختل شده می تواند سیگنال های GPS را ورای شناسایی آشفته گرداند.
واپیچیدگی امواج رادیویی فرکانس بالا
امواج رادیویی فرکانس بالا (موج کوتاه) از لایهی یونوسفیر برای شکستن و همین طور منعکس نمودن پراکنش به نحوی هم سان در جهت تشکیل یک سراب استفاده می نماید. سیگنال های رادیویی می توانند به وسیلهی یک جو مختل گردیده به شدت نا بهنجار گردند و یا حتی از دست بروند.
اینها اصلی‌ترین تأثیرات آب و هوای فضایی هستند که بر روی کره ی زمین گذاشته می شوند. همان گونه که توضیح داده شد، آب و هوای فضایی برای حیات بر روی کره ی زمین خطرناک نیست، اما موجب بروز اثراتی سوء بر روی فناوری ارتباطاتی زمینی میگردد و فضا پیماها را در معرض خطری بسیار جدی قرار می دهد.
/ج
