شناسایی جهش نادر پروتون در طوفان خورشیدی

مجموعه: اخبار علمی و آموزشی

تاریخ انتشار : شنبه, ۲۲ آذر ۱۴۰۴ ۱۰:۴۵

به گزارش ایسنا به نقل از وب‌سایت رسمی آژانس فضایی اروپا، خورشید و طوفان‌های آن سرشار از رویدادهای جالب هستند و یکی از آنها در ماموریت آژانس فضایی اروپا کشف شده است.

ماموریت «سوآرم» (Swarm) در ماه نوامبر طی یک طوفان ژئومغناطیسی، جهش بزرگ اما موقتی پروتون‌های پرانرژی را در قطب‌های زمین شناسایی کرد. این کار نه با تجهیزات علمی اندازه‌گیری میدان مغناطیسی زمین، بلکه با تجهیزات موقعیت‌یابی ردیاب ستاره انجام شد که برای اولین بار در ماموریت سوآرم تحقق یافت.

اگرچه مغناطیس‌سنج‌های سوآرم در ۱۲ نوامبر نوسانات مغناطیسی را ۱۰ برابر قوی‌تر از حد معمول تشخیص دادند، اما این ردیاب‌های ستاره بودند که افزایش موقت پروتون‌های پرانرژی را در اطراف قطب‌ها شناسایی کردند. در طول طوفان ژئومغناطیسی ۱۱ تا ۱۳ نوامبر، سطح شار پروتون پرانرژی ۳۰۰ برابر بیشتر از سطح معمول بود.

سوآرم یک ماموریت توسعه‌یافته تحت برنامه رصد زمین FutureEO آژانس فضایی اروپاست که به درک بیشتر میدان نیروی نامرئی اطراف سیاره ما اختصاص دارد. میدان مغناطیسی زمین از اعماق هسته مذاب سیاره سرچشمه می‌گیرد و تا اعماق فضا گسترش می‌یابد و با منحرف کردن ذرات باردار مضر، ما را از تشعشعات کیهانی و بادهای خورشیدی محافظت می‌کند.

ماهواره‌های سوآرم که در ارتفاع ۴۰۰ تا ۵۰۰ کیلومتری در حال چرخش هستند، در موقعیت کاملاً مناسبی برای نظارت بر اثرات طوفان‌های ژئومغناطیسی قرار دارند.

هر سه ماهواره سوآرم که در سال ۲۰۱۳ با هم پرتاب شدند، تجهیزات گوناگونی از جمله دو نوع مغناطیس‌سنج را حمل می‌کنند که قادر به اندازه‌گیری قدرت و جهت میدان مغناطیسی هستند. همچنین، آنها ردیاب‌های ستاره‌ای را برای اطمینان از موقعیت و جهت درست در فضا حمل می‌کنند.

ردیاب‌های ستاره، تجهیزات نوری هستند که موقعیت و وضعیت جهت‌گیری یک ماهواره را با تعیین موقعیت آن نسبت به ستاره‌ها اندازه‌گیری می‌کنند. بنابراین، اگرچه ردیاب‌های ستاره معمولاً برای موقعیت‌یابی درست ماهواره‌ها در فضا استفاده می‌شوند، اما در این مورد، ردیاب‌های ستاره سوآرم به منبع شگفت‌انگیزی از داده‌های مهم تبدیل شدند.

بین ۱۱ تا ۱۳ نوامبر ۲۰۲۵، زمین مورد اصابت یک طوفان خورشیدی فوق‌العاده قوی قرار گرفت که ناشی از سه فوران متوالی تاج خورشیدی در عرض ۴۸ ساعت بود. این فوران‌ها باعث ایجاد «شفق‌های پروتونی» شدند که به صورت نور یا درخشش پراکنده‌تری در آسمان ظاهر می‌شوند و معمولاً در عرض‌های جغرافیایی بسیار پایین‌تر در طول طوفان‌های شدید به چشم می‌خورند. از سوی دیگر، «شفق‌های الکترونی» با ظهور موج‌های نور در آسمان مرتبط هستند و اغلب در عرض‌های جغرافیایی بالاتر دیده می‌شوند.

در حالی که طوفان‌های ژئومغناطیسی باعث ایجاد شفق‌های قطبی زیبا می‌شوند، ذرات باردار ساطع‌شده توسط شراره‌های خورشید می‌توانند تهدیدی برای زیرساخت‌های روی زمین باشند و اختلال و آسیب را برای شبکه‌های انرژی و ارتباطات به همراه بیاورند. در این مورد، یک قطعی کوتاه رادیویی در سراسر اروپا، آفریقا و آسیا ثبت شد که تقریباً ۳۰ تا ۶۰ دقیقه طول کشید.

ردیاب‌های ستاره‌ای در ۱۲ نوامبر، هجوم بزرگی را از پروتون‌های پرانرژی که وارد مناطق قطبی می‌شدند، شناسایی کردند. در طول طوفان‌های ژئومغناطیسی شدید، سپر مغناطیسی زمین مختل می‌شود و به تعداد بسیار بیشتری از ذرات پرانرژی اجازه می‌دهد تا به مدار پایین زمین برسند - و در این مورد، شار به طور غیر معمول شدید بود. این رویداد پروتون خورشیدی پرانرژی، یک پدیده نادر است.

اگرچه پروتون‌های پرانرژی برای انسان‌های روی زمین خطری ندارند، اما می‌توانند به شدت تجهیزات الکترونیکی فضاپیما از جمله سلول‌های خورشیدی را مختل کنند و به آنها آسیب برسانند و برای پروازهای فضایی انسان خطرناک هستند.

«آنیا استروم»(Anja Stromme)، مدیر ماموریت سوآرم آژانس فضایی اروپا گفت: این یک کاربرد جذاب ردیاب‌های ستاره سوآرم است که معمولاً برای جهت‌دهی درست ماهواره‌ها استفاده می‌شوند. بررسی ذرات پرانرژی، یک قابلیت جدید برای سوآرم است و این اطلاعات در ۱۷ دسامبر عرضه خواهند شد. این اولین رویدادی است که طی آن یک رویداد آب‌وهوایی فضایی توسط ردیاب‌های ستاره سوآرم رصد می‌شود.

حسگرهای تصویر ردیاب ستاره نسبت به پروتون‌های پرانرژی حساس هستند. وقتی یکی از آنها به حسگر برخورد می‌کند، به صورت یک نقطه سفید روی تصویر ظاهر می‌شود. اگرچه این معمولاً یک مشکل به شمار می‌رود، اما این نقاط می‌توانند شار پروتون‌های پرانرژی با انرژی بالاتر از ۱۰۰ مگا الکترون ولت را نیز ثبت کنند.

به گفته «انکلژدا کامیلی»(Enkelejda Qamili)، تحلیل‌گر کیفیت داده‌های سوآرم در آژانس فضایی اروپا، افزایش سطح پروتون نشان می‌دهد که چگونه ماموریت‌های مدار پایین زمین می‌توانند به طور مؤثر رویدادهای ذرات خورشیدی را رصد و شناسایی کنند و این امر نشان‌دهنده فعالیت زیاد و مداوم خورشید است.