الفلك

هل من الممكن أن يؤثر التوهج الشمسي في أحد النجوم على فرص حدوث توهج شمسي في نجم آخر؟

هل من الممكن أن يؤثر التوهج الشمسي في أحد النجوم على فرص حدوث توهج شمسي في نجم آخر؟

هل يمكن أن يصل التوهج الشمسي إلى مسافة كافية للانتقال من نجم عادي إلى آخر؟ إذا كان الأمر كذلك ، كيف يمكن لهذا التوهج الشمسي أن يؤثر على النجم التالي؟


أود أن أقول إنه سؤال مفتوح ينتظر بعض الأدلة الرصدية أنه يمكن أن يحدث. من المفترض أن يعتمد الأمر كثيرًا على نوع الموقف الذي تبحث عنه ، وما يمكن أن تسميه توهجًا على أحد النجمات يشعل توهجًا على الآخر. بالتأكيد سوف تحتاج إلى نجمين لهما غلاف جوي نشط ويكونان في ثنائي قريب ، بحيث يمكن لطرد جماعي واحد أن يتداخل بدرجة كافية مع التكوين المغناطيسي في النجم الآخر لإحداث توهج. قد تكون بعض النجوم قريبة جدًا من بعضها البعض لدرجة أن التكوين المغناطيسي لغلافها الجوي يربط بالفعل كلا النجمين ، لذلك عند حدوث توهج ، قد ترى سطوعًا على كلا النجمين ولكنه سيكون نفس التوهج بشكل أساسي. هناك أيضًا نجوم تسمى "ثنائيات الاتصال" حيث لا يكون الأمر واضحًا تمامًا إذا كان عليك التفكير في ذلك على أنهما نجمان يتلامسان (ويشتركان في غلاف مغناطيسي) ، أو نجم واحد له قلبان منفصلان. لكن خلاصة القول ، يبدو أنك بحاجة إلى شيء غير عادي يحدث ، يتضمن نجمين كانا قريبين بشكل غير عادي من بعضهما البعض ويتفاعلان بطريقة ما. قد ترغب في قراءة "نجوم RS CVn ،" على سبيل المثال.


ما مدى احتمالية وقوع حدث كارينجتون آخر؟

التوهجات الشمسية هي ثورات بركانية قصيرة من الإشعاع عالي الطاقة المكثف من سطح الشمس & # 8217s. هم & # 8217re مرتبطة بالبقع الشمسية ، والانبعاثات الكتلية الإكليلية أو CMEs ، وغيرها من علامات النشاط العالي على الشمس ، خلال دورة 11 عامًا. يمكن أن يؤدي التوهج الشمسي الكبير إلى دفع جسيمات مشحونة باتجاه الأرض مما يسبب اضطرابات في الحياة الحديثة ، على سبيل المثال ، في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ونقل خطوط الطاقة. الصورة عبر وكالة ناسا.

استخدمت دراسة مشتركة جديدة أجرتها جامعة وارويك والمسح البريطاني لأنتاركتيكا البيانات التاريخية لتوسيع تقديرات العلماء & # 8217 السابقة لاحتمال حدوث عواصف فضائية عظمى. قد تنشأ هذه العواصف من التوهجات الشمسية ، والتي يُنظر إليها على أنها تندلع بشكل متفجر على الشمس خلال سنوات من النشاط الشمسي المرتفع. العواصف الفضائية الفائقة ليست ضارة بالبشر ، لأن غلافنا الجوي يحمينا ، لكنها يمكن أن تكون مدمرة بشكل كبير لتقنياتنا الحديثة. يقول العلماء إنها يمكن أن تتسبب في انقطاع التيار الكهربائي ، وتعطيل الأقمار الصناعية ، وتعطيل الطيران ، وتتسبب في فقدان مؤقت لإشارات GPS والاتصالات اللاسلكية. يُظهر العمل الجديد أن ما أسماه العلماء & # 8220s شديدة & # 8221 عواصف فضائية عظمى حدثت 42 عامًا من الـ 150 عامًا الماضية. ما أطلقوا عليه & # 8220great & # 8221 عواصف خارقة حدثت في 6 سنوات من أصل 150. يسلط العمل الجديد الضوء أيضًا على ما يسمى بحدث كارينجتون لعام 1859 ، وهو أكبر عاصفة خارقة في التاريخ المسجل.

يعتمد العمل الجديد على تحليل سجلات المجال المغناطيسي على طرفي نقيض من الأرض (المملكة المتحدة وأستراليا). تم نشره في 22 يناير 2020 في رسائل البحوث الجيوفيزيائية. أوضح بيان من جامعة وارويك في 29 يناير 2020:

أصبحت هذه النتيجة ممكنة من خلال طريقة جديدة لتحليل البيانات التاريخية & # 8230 من آخر 14 دورة شمسية ، قبل وقت طويل من بدء عصر الفضاء في عام 1957 ، بدلاً من الدورات الشمسية الخمس الأخيرة المستخدمة حاليًا.

لا تعني الدراسة & # 8217t أن هناك عاصفة فضائية واحدة & # 8220 كبيرة & # 8221 كل 25 عامًا بالضبط. بدلاً من ذلك ، يخبرك باحتمالية حدوث عاصفة قوية في أي عام معين. كما أشارت الورقة الجديدة & # 8217 الملخص:

وجدنا أنه في المتوسط ​​هناك فرصة بنسبة 4٪ لحدوث عاصفة شديدة واحدة على الأقل كل عام ، وفرصة بنسبة 0.7٪ لحدوث عاصفة من فئة كارينجتون كل عام & # 8230

هذا تقدير مرتفع نسبيًا ، أعلى مما كان يعتقد سابقًا. وعلقت المؤلفة الرئيسية ساندرا تشابمان من جامعة وارويك قائلة:

هذه العواصف الفائقة هي أحداث نادرة ولكن تقدير فرص حدوثها يعد جزءًا مهمًا من التخطيط لمستوى التخفيف اللازم لحماية البنية التحتية الوطنية الحيوية.

غالبًا ما تسمى عاصفة كارينجتون لعام 1859 & # 8211 بحدث كارينجتون & # 8211 هي أكبر عاصفة فضاء خارقة نعرف عنها. & # 8217s هو الذي يتحدث عنه الجميع عند الحديث عن التهديد المحتمل من هذه العواصف. حدث ذلك منذ 161 عامًا ، وبالتالي وقع خارج النطاق الزمني لهذه الدراسة ، ومع ذلك ، فإن التحليل الجديد يقدر السعة التي يجب أن تكون في نفس فئة العواصف الفائقة الأخرى التي تم تضمينها في الدراسة. لأغراض هذه الدراسة ، تعتبر عاصفة كارينجتون عاصفة & # 8220 كبيرة & # 8221.

مثال أحدث على العاصفة الفضائية الفائقة & # 8211 في هذه الحالة عاصفة & # 8220 شديدة & # 8221 على النحو المحدد في هذه الدراسة & # 8211 سيكون هو مارس 1989. لقد تسبب في انقطاع لمدة تسع ساعات في Hydro-Québec & # 8217s نظام نقل الكهرباء.

في عام 2012 ، نجحت الأرض بصعوبة في تجنب المتاعب عندما كان القذف الكتلي الإكليلي & # 8211 ثورانًا قويًا بالقرب من سطح الشمس & # 8217 s الذي غالبًا ما يسير جنبًا إلى جنب مع التوهجات الشمسية & # 8211 يسافر عبر الفضاء بعيدًا عن الشمس ، بالكاد يفتقد إلى الأرض . وفقًا لقياسات الأقمار الصناعية ، إذا كانت قد اصطدمت بالأرض ، لكانت قد تسببت في عاصفة هائلة.

علق ريتشارد هورن ، الذي يقود Space Weather في المسح البريطاني للقارة القطبية الجنوبية والذي كان مؤلفًا مشاركًا في هذه الدراسة:

يظهر بحثنا أن العاصفة الخارقة يمكن أن تحدث في كثير من الأحيان أكثر مما كنا نظن. لا تنخدع بالإحصائيات ، يمكن أن يحدث ذلك في أي وقت ، نحن ببساطة لا نعرف متى وفي الوقت الحالي لا يمكننا التنبؤ بالوقت.

هنا & # 8217s المزيد من بيان العلماء & # 8217 حول العواصف الفضائية الخارقة:

طقس الفضاء مدفوع بنشاط الشمس. تعتبر العواصف الأصغر نطاقًا شائعة ، ولكن تحدث أحيانًا عواصف أكبر يمكن أن يكون لها تأثير كبير.

تتمثل إحدى طرق مراقبة هذا الطقس الفضائي في مراقبة التغيرات في المجال المغناطيسي على سطح الأرض. تتوفر عمليات رصد عالية الجودة في محطات متعددة منذ بداية عصر الفضاء (1957). تتمتع الشمس بدورة نشاط مدتها 11 عامًا تقريبًا والتي تختلف في شدتها وهذه البيانات ، التي تمت دراستها على نطاق واسع ، تغطي خمس دورات فقط من النشاط الشمسي.

إذا أردنا تقديرًا أفضل لفرصة حدوث أكبر عواصف فضائية على مدار العديد من الدورات الشمسية ، فنحن بحاجة إلى العودة إلى الوراء في الوقت المناسب. ال أأ يُشتق المؤشر المغنطيسي الأرضي من محطتين على طرفي نقيض من الأرض (في المملكة المتحدة وأستراليا) لإلغاء حقل الخلفية الخاص بالأرض. يعود هذا إلى أكثر من 14 دورة شمسية أو 150 عامًا ، لكن دقة العرض ضعيفة.

باستخدام المتوسطات السنوية لأعلى نسبة مئوية من أأ وجد الباحثون أن عاصفة شديدة "شديدة" حدثت في 42 عامًا من أصل 150 (28٪) ، بينما حدثت عاصفة "عظيمة" في 6 سنوات من أصل 150 (4٪) أو مرة واحدة كل 25 عامًا.

عرض أكبر. | رسم توضيحي للمجال المغناطيسي للأرض الذي يحمي كوكبنا من الجسيمات الشمسية. الصورة عبر NASA / GSFC / SVS. اقرأ المزيد: هل العواصف الشمسية خطرة علينا؟

خلاصة القول: استخدم العلماء بيانات المجال المغناطيسي لتوسيع تقديرات تواتر العواصف الفضائية الفائقة منذ 150 عامًا.


1. اندلاع الحرب العالمية 3

كان عام 2020 صعبًا للغاية بالنسبة لمعظم الناس في جميع أنحاء العالم بسبب جائحة الفيروس التاجي والاضطرابات المدنية والتهديد الذي يلوح في الأفق بتغير المناخ.

ولكن إذا تم تصديق أتباع نوستراداموس ، فإن نبوءاته الأكثر رعباً حول اندلاع الحرب العالمية لم تمر بعد. هل سيكون عام 2021 هو العام الذي سيحدث فيه هذا؟

يقال إن نوستراداموس حذرنا من حرب بين الشرق والغرب في إحدى رباعياته.

في القرن الثامن ، الرباعية 59 ، كتب: "وضع مرتين ورمي مرتين ،

"الشرق سيضعف الغرب أيضا.

"عدوها بعد معارك عديدة

"تطارده البحر ستفشل وقت الحاجة".

هل هذه إشارة إلى الحرب العالمية الثالثة أم شيء آخر تمامًا؟


& # 8220Knowing & # 8221 كيف لا تعمل التوهجات الشمسية & # 8217t

& # 8217d جلسنا للتو في فيلم كارثة نيكولاس كيج معرفة بعد انتقاد شديد للساعة الأخيرة من التوهجات الشمسية السحرية والنبوءات والنغمات الدينية السخيفة والتجاهل التام لشيء صغير يسمى & # 8220cience. & # 8221 أوه ، وكان هناك كائنات فضائية. من كان يظن ؟!

أود أن أقول أنه بصرف النظر عن هذه الأشياء ، كان فيلمًا جيدًا في الواقع & # 8230 لكنني & # 8217d أكذب. حسنا قليلا. لقد تأثرت حقًا بكارثة CGI المتنوعة والتمثيل (يسعدني أن روز بيرن تحصل على بعض الأدوار الكبيرة ، حيث أعتقد أنها هزت في الأضرار) ، ولكن بشكل عام ، شعرت بخيبة أمل. أعتقد أنني كنت سأستمتع أكثر إذا لم يكن المخرج أليكس بروياس لديه مثل هذا الازدراء لسؤاله عن مستشار علمي لـ & # 8230 لا أدري& # 8230 & # 8220 نصيحة. & # 8221

في الواقع ، لن أقوم حتى بالبحث عما إذا كان هناك مستشار علمي في طاقم الإنتاج أم لا ، لأنه إما أ) لم يستمع باقي أفراد الطاقم إليه ، ب) كان المستشار العلمي يكذب بشأن أوراق اعتماده أو ، ج) تم رجم / ثمل المستشار العلمي أثناء وجوده في المجموعة. لذلك ، في رأيي ، لم يكن هناك & # 8217t مستشار علمي يشارك في صنع هذا الفيلم.

وضع الحبكة الغبية ، الأجانب (facepalm مزدوج) ، وفاة شخصية Byrne & # 8217s و # 8217s ولا يوجد مستشار علمي إلى جانب واحد ، ما زلت لا أستطيع أن أفهم كيف حصلوا على التوهجات الشمسية لذلك خاطئ.

كابوم! ووووشة! Fizzzzz & # 8230.

أنا & # 8217m لا أكون مضحكة ، إنه & # 8217s كما لو أن Proyas لم & # 8217t يزعج Google & # 8220solar flare ، & # 8221 فقط للتحقق لمعرفة كيف تعمل التوهجات الشمسية حقًا. الجحيم ، انتقل إلى HowStuffWorks.com الموضح ذاتيًا وابحث عن & # 8220Sun. & # 8221 إذا تم تنفيذ أي من هذه الأشياء أثناء مرحلة ما قبل الإنتاج ، فقد يكون العلم في الواقع معقولًا.

في مشهد منسي تمامًا ، قرب نهاية الفيلم مباشرة ، ينتظر التوهج الشمسي المخيف uber أن ينفجر على الأرض. يتصل كيج بأبيه على الهاتف ويقول شيئًا مثل ، & # 8220أنت تعرف أنه & # 8217s كان حارًا جدًا مؤخرًا؟ حسنًا ، إنه & # 8217s على وشك أن تصبح أكثر سخونة!& # 8221 هذا & # 8217s تفشل بالفعل أسطورية شمسية. لسبب ما ، أصبح العالم أكثر سخونة وتجاهله الجميع باعتباره شهر أكتوبر دافئًا؟ أعتقد أن الشمس ستحتاج إلى زيادة هائلة في الطاقة ، وفي هذه الحالة ، هؤلاء الفيزيائيون المتعثرون أو NOA. (أو & # 8220EN-Oh-Ay-Ay & # 8221 كما يوضح الممثلون بشق الأنفس) ربما لاحظت؟

أنا & # 8217m متمسك بالواقعية في الأفلام & # 8212 ، لذلك هذا مجرد وجع شخصي & # 8212 ولكن لماذا لم تكن & # 8217t صورًا حقيقية للشمس من SOHO أو TRACE أو Yohkoh أو Hinode أو STEREO (ناهيك عن عدد لا يحصى من الصور الأرضية المراصد الشمسية) المستخدمة على الإطلاق من خلال الفيلم بأكمله؟ بدلاً من ذلك ، نرى نقطة غريبة من رسومات CGI ، متلألئة مثل شعار الشركة على شاشات الكمبيوتر ، يشار إليها باسم & # 8220our Sun. & # 8221 I & # 8217m متأكد تمامًا من أن ناسا كانت ستوفر بعض الصور الحقيقية لـ & # 8220our Sun & # 8221 إذا سئلوا.

التوهجات الشمسية أم أشعة الموت الكونية؟

لكن أفضل جزء من الفيلم بأكمله هو عندما نصاب بالتوهج الفائق. يا سيدي العزيز. إذا كنت & # 8217t مرعوبًا من الشمس من قبل ، فستكون الآن. هذا الشيء يمكن أن يحرق المدن! & # 8217s الإشعاع يمكن أن تخترق الأرض على عمق ميل! البقرة المقدسة ، مثل تريليون مليار قنبلة ذرية تنفجر جميعها في نفس الوقت.

آه ، أنا أقف مصححًا. طاقم الإنتاج واضح فعلت Google & # 8220solar flare ، & # 8221 ولكن لا تقرأ سوى الجزء الذي تقول & # 8220 & # 8230 تم إصدار طاقة من 100 مليون قنبلة هيروشيما & # 8230 & # 8221 That & # 8217s كبير حق؟ نعم ، الأرض نخب!

لسوء الحظ ، لم يقرأوا الجزء الذي يشير إلى أن هذا الانفجار الضخم يحدث في أعماق الهالة الشمسية ، على بعد 100 مليون ميل (هذا & # 8217s بعيدًا جدًا).

أيضًا ، لم يدركوا & # 8217t أنه حتى أكبر التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية (لم يذكر هذا الأخير مرة واحدة للفيلم بأكمله) ينحرفه كوكبنا & # 8217s الغلاف المغناطيسي والغلاف الجوي السميك.

العلم الوحيد الذي كنت ذكرت أن & # 8220 flare & # 8221 ستضرب غلافنا الجوي ، وتدمر الأوزون ، وبالتالي تقتل كل شيء على هذا الكوكب. في الواقع ، إذا شاهدت & # 8220 flare & # 8221 يضرب الأرض ، فأنا & # 8217m لست متأكدًا من علاقة الأوزون بأي شيء! كان هذا & # 8220 flare & # 8221 مثل a بندقية الأشعة الكونية، تمزيق الغلاف الجوي ومبنى إمباير ستيت (أوه نعم ، كان هناك الكثير من & # 8220 معالم بارزة تمزيق & # 8221) كما لو كانت سكين تقطيع الزبدة الساخنة. لا أعتقد أننا بحاجة إلى القلق بشأن التعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية بسبب نقص الأوزون عندما تحترق الأرض.

هناك قائمة بالأشياء التي أزعجتني في هذا الفيلم ، ولا أتحلى بالصبر للسخرية من كل النقاط ، لكن بعد أن تساءلت زوجتي عن رفع دعوى قضائية ضد فيلم لسوء العلم ، فكرت في الضرر الذي تلحقه الأفلام بالفيلم. تصور العلم. أوه نعم ، أعرف ذلك & # 8217s خيال علمي ، وأنا أعرف ذلك & # 8217s & # 8220 مجرد فيلم ، & # 8221 أعرف حقًا أنه & # 8217s ليس حقيقيًا ، لكن لن & # 8217t سيكون من الممتع أن يكون لديك نفض الغبار عن كارثة يستخدم بعض العلم الحقيقي من أجل التغيير؟

العلم الحقيقي مثير أيضًا

بينما كنت أناقش مع الفيزيائي الشمسي أليكس يونغ في الأسبوع الماضي & # 8217 ثانية تصوير الفيلم الوثائقي قناة ديسكفري 2012 ، حقيقة إن التهديد بحدوث توهج شمسي هائل أمر شاق للغاية في الواقع. من المؤكد أن الشمس ليست على وشك إطلاق شعاع موت كوني علينا (ودعنا نواجه الأمر ، فإن الشمس لن تفعل ذلك اى شى في أي وقت قريب) ، مما يؤدي إلى إشعال النار في الكوكب ، لكن الفيزياء الحقيقية ستكون رائعة إذا تم استخدامها في فيلم كارثي.

فقط تخيل لو كان لدينا فيلم كارثي يصور توهجًا شمسيًا ينفجر على سطح الشمس ، فوق منطقة نشطة للغاية من البقع الشمسية المتجمعة والحلقات الإكليلية المجهدة. يمكننا أن نرى حقيقة أفلام ذات نشاط مغناطيسي مكثف ، ثم فجأة انفجار الإشعاع الكهرومغناطيسي المسبب للعمى. قد يكون هذا التوهج أكبر ما شهدته الأرض في العصر الحديث. تسببت الأشعة السينية من هذا الحدث في تدمير المراصد الشمسية ، مما أدى إلى إذهال أجهزة CCD الدقيقة التي تجمع الضوء في كاميراتهم. تصطدم هذه الأشعة السينية على الفور بغلافنا الأيوني ، مما يتسبب في اندفاع هائل للإلكترونات ، مما يعوق الاتصالات العالمية. قد يكون لهذا تأثير غير مباشر يتسبب في تسخين غلافنا الجوي وتضخمه ، مما يزيد من السحب على أقمارنا الصناعية التي تدور في مدارات.

في اللحظة الأولى عندما نرى التوهج ، نرى بالفعل مشاكل عالمية. لكن هذا لن يكون سوى مقدمة لشيء أسوأ بكثير & # 8230

أستطيع تخيل المشهد في الفيلم المثالي: يبحث علماء الفيزياء الشمسية الشجعان والأذكياء لدينا في البيانات الحية المتدفقة من المرصد الشمسي والهيليوسفير (SOHO) ، وهو تلسكوب متعدد الأدوات يقع بين الأرض والشمس. يرون فقاعة متوسعة تنمو بشكل جيد خارج قرص الشمس. يتم إرسال تنبيه إلى السلطات بأن CME قادم & # 8230 ويتجه مباشرة إلينا & # 8230 سيصل في غضون ساعات قليلة. قم بتدوين العد التنازلي لتأثير CME (سيكون التشويق ملموسًا ، لقد ربحت & # 8217t تتحرك من مقعدك). لكن انتظر! الاتصالات غير مكتملة ، والأيونوسفير منعت رابط القمر الصناعي لرئيس الولايات المتحدة ، والوقت # 8230 ينفد! يتدخل بروس ويليس ، بطلنا الخبير في الغلاف الجوي للشمس ، ويتطوع لإخطار الرئيس نفسه (بمسدس في جيبه ، حيث لا بد أن يكون هناك قاتل أو إرهابي في الخارج لإطلاق النار عليه).

الفوضى الكوكبية

لكن المرح حقا تبدأ عندما يصطدم CME بغلافنا المغناطيسي. ضرب المجال المغناطيسي لل CME والمجال الخاص بالأرض بطريقة يعيدان الاتصال ، مما يغمر الغلاف المغناطيسي بجزيئات عالية الطاقة. تصبح أحزمة Van Allen Earth & # 8217s فائقة الشحن مثل الخزانات المشعة. يتم التغلب على الأقمار الصناعية من خلال تأثيرات الجسيمات عالية الطاقة. الأقمار الصناعية لتحديد المواقع العالمية (GPS) تصبح غير متصلة بالإنترنت. أقمار الاتصالات تعاني من السحب وتبدأ حرفيا في التسرب من السماء.

تنحرف الجسيمات الشمسية نحو القطبين ، لكن العاصفة الشمسية شديدة للغاية ، والجسيمات تخترق أعمق ، وتولد شفقًا شفقًا واسعًا عند خطوط العرض المنخفضة. حتى المناطق الاستوائية ستشهد عروض ضوئية واسعة حيث تتدفق الجسيمات من الفضاء. على الرغم من جماله المذهل ، إلا أن هذا له تأثير جانبي آخر ، فقد أصبح غلافنا الجوي للتو موصلًا ضخمًا ، حيث تتدفق التيارات الهائلة مثل النفاثات الكهربائية. تولد هذه النفاثات الكهربائية مجالات مغناطيسية هائلة ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة الحمل على شبكاتنا الوطنية.

ليس لدينا الآن قوة ولا وسيلة للتواصل. نحن مكفوفون وغير قادرين على العمل. الحكومات غارقة. تخيل أحداثًا على مستوى كاترينا في جميع أنحاء الولايات المتحدة الأمريكية & # 8230 في جميع أنحاء العالم. من يمكنه المساعدة؟ فجأة ، يبدو تقدير الضرر البالغ تريليوني دولار الذي قدمته وكالة ناسا صغيرًا جدًا & # 8230 بعد كل شيء ، لقد غرقنا مرة أخرى في العصور المظلمة ، كيف يمكنك حساب التكاليف بالدولار عندما لم يعد النظام المالي موجودًا؟

استنتاج

لا أتوقع أن تكون الأفلام دقيقة علميًا تمامًا. ومع ذلك ، إذا كنت تبني قصة كاملة على نذير عذاب واحد ، على الأقل افهم ذلك بشكل صحيح.

سوف يضرب التوهج الشمسي الأرض في المستقبل ، وهناك & # 8217s حتى فرصة جيدة للغاية & # 8217 أن نتعرض & # 8220big one & # 8221 الذي قد يتسبب في بعض الأضرار الجانبية. في الواقع ، إذا لم نكن محظوظين للغاية ، فيمكن اعتبار عاصفة شمسية كبيرة & # 8220civilization تنتهي. & # 8221 نعم ، تشكل الكويكبات خطرًا واضحًا وقائمًا على الحياة على الأرض ، لكن لا تنسى الشمس ، فلها تاريخ من الغضب عندما تكون الأرض في خط إطلاق النار المداري.

إذا لم يكن هذا & # 8217t مؤامرة رائعة لفيلم الكوارث ، فأنا لا أعرف ما هو.


موضوع النشاط الشمسي وتحديث طقس الفضاء

أنا أختار هذا باعتباره استمرارًا وامتدادًا للفكرة الموضوعة على سبيل المثال في موضوعdavenn
& quot The Sun Today - 9 يوليو 2017 - Nice Spot Group & quot
https://www.physicsforums.com/threads/the-sun-today-9-july-2017-nice-spot-group.919696/

لكن الفكرة هنا لا تمتد إلى يوم واحد فقط أو في ذلك الوقت تقريبًا ، ولكن لمراقبة نشاط الشمس والطقس الفضائي بمرور الوقت ، بدءًا مباشرة بعد الكسوف (في الولايات المتحدة) في 21 أغسطس 2017.
نرحب بالجميع ونشجعهم على نشر تحديثات صالحة للنشاط الشمسي الملحوظ وحقائق وأحداث الطقس الفضائي ، بما في ذلك الصور الشخصية أو غير ذلك ، ومقاطع الفيديو وما إلى ذلك ، طالما أنها صالحة. يتضمن ذلك أيضًا اقتباس المقالات والمصادر المناسبة [المقبولة من قبل PF] ، والوسائل الصحيحة الأخرى للتشوه الصحيح ذي الصلة ، أو الأخبار العلمية والتحديثات في هذا المجال.

حاليا لا تزال هناك مجموعتان مهمتان من مجموعة Sun Spot تحصلان على أسماء & quot المنطقة 2671 & quot و & quot .. المنطقة 2672 & quot. إليكم منظر للشمس اليوم 22 أغسطس 2017 ، بعد يوم واحد من الكسوف:
& مثل

ستجد في هذه الصفحة نظرة عامة على جميع مناطق البقع الشمسية المرئية على الشمس مع خصائصها وصورها وفرص حدوث التوهجات الشمسية أو أحداث البروتون. هذه الصفحة يتم تحديثها يوميا وصور البقع الشمسية كل ساعة.

المنطقة 2671
رقم ال
البقع الشمسية بحجم فئة Magn. بقعة الصف موقع
18250-180 FSI N10W32

الأحد ، 20 آب (أغسطس) 2017 - 07:31 بالتوقيت العالمي المنسق
التوهج الشمسي M1.2 ، التوهج الشمسي C7.0
المزيد من الأخبار
طقس الفضاء اليوم
نشاط شفقي تحت السن القانوني شديدة
خط عرض مرتفع 25٪ 40٪
خط العرض الأوسط 10٪ 1٪
توقع Kp بحد أقصى 4
تعليمات أورورا
النشاط الشمسي
التوهج الشمسي من الفئة M 15٪
توهج شمسي من الدرجة X 1٪
مناطق البقع الشمسية مزيد من البيانات
مرحلة القمر
قمر جديد
تقويم مراحل القمر
& مثل


بعد يوم أمس & # x27s ، اندلعت شعلة ثالثة من الشمس هذا الصباح ، كما هو موضح في هذه الصورة من NASA & # x27s Solar Dynamics Observatory Space Observatory Solar Dynamics Observatory. (المصدر: NASA SDO) بعد انفجارين قويين للغاية للإشعاع يوم أمس ، تخلت الشمس هذا الصباح مع توهج شمسي آخر من الفئة X. إنها النقطة المضيئة المكثفة في الصورة أعلاه (مع عرض الأرض في الشكل الداخلي في الجزء السفلي الأيسر لتوفير المقياس). يقول العلماء إن المزيد قد يأتي في الأيام المقبلة - تمامًا كما تدور منطقة الشمس التي تكون كلها ساخنة ومزعجة في وضع أكثر توجهاً نحو الأرض. تحدث التوهجات الشمسية عندما تطلق الحقول المغناطيسية الملتوية فجأة كميات هائلة من الطاقة ، مما ينتج عنه انفجار إشعاعي. تعتبر مشاعل الفئة X هي الأقوى على الإطلاق ، وهي قادرة على إحداث تعتيم لاسلكي على الأرض. اليوم ، كان لمركز التنبؤ بالطقس الفضائي هذا ليقوله عن التوهجات وتأثيرها على الاتصالات الراديوية عالية التردد:

بعد إنتاج زوج من تعتيم راديو R3 (قوي) في تتابع سريع صباح أمس (10/1142 و 10/1252 بالتوقيت العالمي المنسق) ، أنتجت المنطقة النشطة 2087 حدثًا آخر من R3 اليوم في 11/0906 بالتوقيت العالمي المنسق. كانت التأثيرات الناتجة عن هذا النشاط قصيرة العمر وأثرت على اتصالات التردد العالي للجانب المضاء بالنهار من الأرض في وقت التوهج. فرص مستمرة للمزيد. . . توجد أحداث R3 أو أكبر.

المصدر: وكالة ناسا من بين عدد من التطبيقات ، تستخدم الطائرات الاتصالات اللاسلكية ذات التردد العالي للاتصالات بعيدة المدى ، مثل الرحلات الجوية عبر المحيطات. من خلال تعطيل الغلاف الجوي العلوي ، يمكن للإشعاع المنبعث من التوهجات الشمسية أيضًا تعطيل الإرسال بين الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والأرض والتسبب في انقطاعات مؤقتة في الخدمة الخلوية. لكن ليست هذه ظاهرة جديدة. في الواقع ، في عام 2003 ، انفجر أقوى توهج تم قياسه بالطرق الحديثة من الشمس ، ويبدو أننا قد وصلنا من خلال هذا التوهج. (انقر فوق الصورة المصغرة لمشاهدة صورة الحدث التي تم التقاطها بواسطة المركبة الفضائية المرصد الشمسي والهيليوسفير.)

تم التقاط صور لثلاثة توهجات شمسية حدثت في غضون 24 ساعة - اثنان بالأمس والثالث اليوم - بواسطة مرصد ديناميات الطاقة الشمسية التابع لناسا و # x27s. كانت الثلاثة عبارة عن مشاعل من الفئة X ونشأت من منطقة نشطة على الشمس استدارت مؤخرًا للعرض على الطرف الأيسر للشمس. (توهج X-2 أقوى بمرتين من توهج X-1. المصدر: وكالة ناسا) لكن التوهجات الشمسية ليست سوى الطريقة التي يمكن أن يتسبب بها النشاط الشمسي المكثف في حدوث مشاكل هنا على الأرض. غالبًا ما ترتبط بالانفجارات الهائلة لمواد من الشمس ، تسمى القذف الكتلي الإكليلي. يمكن أن تنتج CME تقلبات قادرة على تفجير المحولات في شبكات الطاقة. يمكن أن يؤدي أيضًا إلى إتلاف الأجهزة الإلكترونية على متن الأقمار الصناعية. حدثت أكبر عاصفة مغنطيسية أرضية تم تسجيلها على الإطلاق في عام 1859. وأطلق عليها اسم حدث كارينجتون (على اسم عالم فلك إنجليزي يبلغ من العمر 33 عامًا لاحظ التوهج الشمسي الذي تسبب في العاصفة) ، فقد تسببت بالفعل في حدوث فوضى - كما هو موضح هنا. لو حدث شيء من هذا القبيل اليوم ، فقد تكون العواقب وخيمة بشكل لا يمكن تصوره تقريبًا. لذا الحمد لله أن الاحتمالات صغيرة! من المتوقع أن يوجه CME الذي تم إنتاجه خلال نشاط يوم أمس & # x27s ضربة & quot؛ متوقفة للأرض & quot في 13 يونيو ولديه & quot؛ فرصة خارجية & quot؛ لإنتاج عاصفة مغناطيسية أرضية طفيفة ، وفقًا لمركز الطقس الفضائي. نظرًا لأنني & # x27m أكتب هذا المنشور ، لا يبدو أن التوهج من الفئة X اليوم & # x27s أنتج طردًا إكليليًا الكتلي.


النشاط الشمسي ومعدلات التراجع الإشعاعي & # 8230

لقد أسعدني هذا المقال عندما قرأته ، للإمكانيات الثرية التي يقدمها ، لأنه على الرغم من أن عمر المقالة الآن حوالي أربع سنوات ، إلا أنه من الجدير بالذكر هنا ، لأنه ربما يدل على تكهنات لطالما استمتعت بها ، أي أن هناك "فيزياء الاستهلاك العام" ، وفيزياء أكثر سرية. (تمت مشاركة المقال بواسطة السيد F.S ، الذي أود أن أشكره على لفت انتباهنا إليه):

هناك العديد من الاحتمالات التي اقترحها هذا الاكتشاف والتي ، إذا تم تأكيدها ، يجب ذكرها:

  1. معدلات التحلل الإشعاعي ليست ثابتة ، ولكنها متغيرة اعتمادًا على الظروف السماوية والنجمية المحلية الأخرى التي توحي بذلك
  2. المواد المشعة افتح بدلاً من الأنظمة المغلقة.

لكن لاحظ أيضًا أن المقالة تبدو محيرة بنفس القدر بشأن العمليات في الشمس التي لا تتوافق مع تنبؤات النموذج القياسي:

"اقترح التوهج الشمسي في عام 2006 أن الشمس كانت متورطة بطريقة ما. لاحظ المهندس النووي بجامعة بيردو جيري جينكينز أن معدل تحلل النظير الطبي انخفض أثناء التوهج الشمسي ، والأكثر من ذلك ، بدأ التراجع قبل حدوث التوهج. وقد يكون الاكتشاف الأخير مفيدًا لحماية الأقمار الصناعية ورواد الفضاء - إذا كان هناك ارتباط بين معدلات الاضمحلال والنشاط الشمسي ، يمكن أن توفر معدلات الانحلال المتغيرة إنذارًا مبكرًا لعاصفة شمسية وشيكة.

"ولكن في حين أن هذه أخبار جيدة لرواد الفضاء ، إلا أنها أخبار سيئة للفيزياء.

"بيتر ستوروك ، الأستاذ الفخري للفيزياء التطبيقية بجامعة ستانفورد والخبير في الأعمال الداخلية للشمس ، أخبر الباحثين بالبحث عن دليل على أن التغيرات في التحلل الإشعاعي تختلف باختلاف دوران الشمس. كانت الإجابة نعم ، مما يشير إلى أن النيوترينوات هم مسئولون.

"ولكن كيف يمكن للنيوترينو الغامض ، الذي لا يتفاعل مع المادة العادية ، أن يؤثر على معدلات التحلل؟ لا أحد يعرف. قد يكون جسيمًا غير معروف من قبل بدلاً من ذلك."

حقيقة أن معدلات الاضمحلال متفاوتة قبل إلى اندلاع التوهج الشمسي لا يشير فقط إلى أن الاثنين مرتبطان بطريقة ما ، ولكن بالإضافة إلى أنهما ربما يكونان مظهرين لظاهرة وحدوية أساسية.

يشير كل هذا إلى عمل عالم الفيزياء الفلكية الروسي الدكتور نيكولاي كوزيريف ، الذي لاحظ أن الشمس كانت تفرز طاقة أكثر من النموذج القياسي "للقنبلة الهيدروجينية المقيدة" ، افترض شكلاً آخر من أشكال الطاقة ، والذي ، من المفترض ، كان الوقت نفسه. ومع ذلك ، عندما قال إن الوقت قد حان ، كان يقول بمصطلح مختصر مناسب ، أن مصدر الطاقة كان عبارة عن آلية اقتران بهندسة الزمكان المحلي ، وهندسة النظام الشمسي ، ومواقع الكواكب ، معطاة. الوقت الحاضر. لا يستغرق الأمر وقتًا طويلاً للنظر في سبب حدوث ذلك ، ففي مداراتها حول الشمس ، تُظهر الكواكب تدفقًا كبيرًا من الطاقة في زخمها الزاوي. معظم من الطاقة في النظام الشمسي في هذا الشكل.

كان كوزيريف يفترض حدوث نوع من آلية الاقتران ، ربما عن طريق نوع من ظاهرة الرنين أو محول الطاقة في البيئات المشعة ، مثل بلازما الشمس ، أو النظائر المشعة على الأرض. في هذا ، دعونا نتذكر ، أنه سبقه رونالد ريختر ، الذي أشار في تصريحاته إلى القوات الجوية الأمريكية ، إلى فرضيته القائلة بأن البنية الخلوية أو الشبكية للبلازما تفاعلت مع "طاقة نقطة الصفر" (عبارته) ، و ظروفها المحلية.

كما يشير المقال ، هناك أيضًا مؤشرات لمعدلات الانحلال الإشعاعي المتغيرة وفقًا للموسم على الأرض التي يتم قياسها ، صيفًا أو شتاءًا (وهذا يعني ، الاختلافات في نصف الكرة الأرضية ، لأن الشتاء في نصف الكرة الشمالي هو الصيف في الجنوب). و هذا بدوره يعني أن مردود القنابل النووية سيختلف قليلاً حسب وقت ومكان تفجيرها.

كل هذه الأشياء ، التي يعتبر بحث بيرديو مؤشرًا طفيفًا آخر لها ، تشير إلى أنه لبعض الوقت ، كان هناك تطور بهدوء ، مخفي عن أنظار معظم العلماء وفي أعماق عالم المشاريع السوداء ، حيث كان بحث كوزيريف في يوم من الأيام داخل الاتحاد السوفيتي ، وداخل ألمانيا النازية لريختر ولاحقًا الأرجنتين البيرونية ، أن هناك فيزياء مختلفة تمامًا ، حيث يتم فهم قوانين "الاقتران التوافقي" بشكل أفضل. وإذا تم فهمها بشكل أفضل ، فهذا احتمال كبير ومخيف على حد سواء ، لأن تلك القوانين تشير إلى العلاقة المتبادلة على مستوى أساسي ما بين عوالم بعيدة وعالمنا. ووفقًا للكثيرين ، فإن مثل هذه التفاعلات المدعومة من الشبكة النووية ذات الطاقة المنخفضة للأنظمة المفتوحة ترتبط أيضًا بالحمض النووي. إنها فيزياء ، بعبارة أخرى ، الكأس المقدسة للفيزياء الكيميائية ، كبيرة جدًا وصغيرة جدًا ، نار بروميثيوس.


ماذا لو حدثت أكبر عاصفة شمسية مسجلة اليوم؟

يقول الخبراء إن تكرار حدث كارينجتون 1859 من شأنه أن يدمر العالم الحديث.

في 14 فبراير اندلعت الشمس مع أكبر توهج شمسي شوهد منذ أربع سنوات - كبير بما يكفي للتداخل مع الاتصالات اللاسلكية وإشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للطائرات في الرحلات الطويلة.

مع استمرار العواصف الشمسية ، كان توهج عيد الحب متواضعًا في الواقع. لكن انفجار النشاط ليس سوى بداية الحد الأقصى القادم للطاقة الشمسية ، بسبب الذروة في العامين المقبلين.

قال توم بوجدان ، مدير مركز التنبؤ بطقس الفضاء في بولدر بولاية كولورادو ، في وقت سابق من هذا الشهر في اجتماع للجمعية الأمريكية لتقدم العلوم في واشنطن العاصمة: "الشمس لها دورة نشاط ، تشبه إلى حد كبير موسم الأعاصير".

"لقد كانت في حالة سبات لمدة أربع أو خمس سنوات ، ولم تفعل الكثير من أي شيء." الآن تستيقظ الشمس ، وعلى الرغم من أن الحد الأقصى للطاقة الشمسية القادمة قد يشهد انخفاضًا قياسيًا في الحجم الإجمالي للنشاط ، فقد تكون الأحداث الفردية قوية جدًا.

في الواقع ، حدثت أكبر عاصفة شمسية مسجلة في عام 1859 ، خلال أقصى عاصفة شمسية بنفس حجم العاصفة التي ندخلها ، وفقًا لوكالة ناسا.

أُطلق على تلك العاصفة اسم حدث كارينغتون ، على اسم عالم الفلك البريطاني ريتشارد كارينجتون ، الذي شهد الوهج الضخم وكان أول من أدرك الصلة بين النشاط على الشمس والاضطرابات المغناطيسية الأرضية على الأرض.

خلال حدث كارينغتون ، تم الإبلاغ عن الأضواء الشمالية جنوبا مثل كوبا وهونولولو ، بينما شوهدت الأضواء الجنوبية شمالا مثل سانتياغو ، تشيلي. (شاهد صور الشفق المتولد عن التوهج الشمسي لعيد الحب).

قال دانييل بيكر ، من مختبر جامعة كولورادو لفيزياء الغلاف الجوي والفضاء ، في اجتماع للجيوفيزياء في ديسمبر الماضي ، إن التوهجات كانت قوية جدًا لدرجة أن "الناس في شمال شرق الولايات المتحدة يمكنهم قراءة الصحف المطبوعة من ضوء الشفق القطبي".

بالإضافة إلى ذلك ، كانت الاضطرابات المغنطيسية الأرضية قوية بدرجة كافية لدرجة أن مشغلي التلغراف الأمريكيين أبلغوا عن شرارات قفزت من أجهزتهم - بعضها سيء بما يكفي لإشعال الحرائق ، كما قال إد كليفر ، عالم فيزياء الفضاء في مختبر أبحاث القوات الجوية الأمريكية في بيدفورد ، ماساتشوستس.

في عام 1859 ، كانت مثل هذه التقارير في الغالب من الفضول. ولكن إذا حدث شيء مشابه اليوم ، فقد تتوقف البنية التحتية عالية التقنية في العالم.

قال بوجدان من مركز التنبؤ بالطقس الفضائي: "ما هو على المحك هو التقنيات المتقدمة التي تشكل أساس كل جانب من جوانب حياتنا تقريبًا."

التوهج الشمسي من شأنه أن يمزق "شرنقة الفضاء الإلكتروني" على الأرض

بادئ ذي بدء ، قال بيكر من جامعة كولورادو ، إن الاضطرابات الكهربائية بقوة مثل تلك التي أعطلت آلات التلغراف - "إنترنت العصر" - ستكون أكثر إرباكًا بكثير. (انظر "الشمس - العيش مع نجم عاصف" في مجلة ناشيونال جيوغرافيك.)

تأتي العواصف الشمسية التي تستهدف الأرض على ثلاث مراحل ، لا تحدث جميعها في أي عاصفة معينة.

أولاً ، ضوء الشمس عالي الطاقة ، ومعظمه من الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية ، يؤين الغلاف الجوي العلوي للأرض ، ويتداخل مع الاتصالات اللاسلكية. بعد ذلك تأتي عاصفة إشعاعية ، يحتمل أن تكون خطرة على رواد الفضاء غير المحميين.

أخيرًا يأتي الطرد الكتلي الإكليلي ، أو CME ، وهي سحابة بطيئة الحركة من الجسيمات المشحونة التي يمكن أن تستغرق عدة أيام للوصول إلى الغلاف الجوي للأرض. عندما يضرب CME ، يمكن للجسيمات الشمسية أن تتفاعل مع المجال المغناطيسي للأرض لإنتاج تقلبات كهرومغناطيسية قوية. (مواضيع ذات صلة: "شقوق الدرع المغناطيسي وجدت عواصف شمسية كبيرة متوقعة.")

قال بيكر: "نحن نعيش في شرنقة إلكترونية تغلف الأرض". "تخيل ماذا يمكن أن تكون العواقب."

قال بيكر إن الاضطرابات التي تحدث في أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS) ، التي أصبحت موجودة في كل مكان في الهواتف المحمولة والطائرات والسيارات ، تثير القلق بشكل خاص. بلغ حجم الأعمال التجارية 13 مليار دولار في عام 2003 ، ومن المتوقع أن تنمو صناعة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى ما يقرب من 1 تريليون دولار بحلول عام 2017.

بالإضافة إلى ذلك ، قال بيكر ، إن الاتصالات عبر الأقمار الصناعية - وهي ضرورية أيضًا للعديد من الأنشطة اليومية - ستكون في خطر من العواصف الشمسية.

"Every time you purchase a gallon of gas with your credit card, that's a satellite transaction," he said.

But the big fear is what might happen to the electrical grid, since power surges caused by solar particles could blow out giant transformers. Such transformers can take a long time to replace, especially if hundreds are destroyed at once, said Baker, who is a co-author of a National Research Council report on solar-storm risks.

The U.S. Air Force Research Laboratory's Cliver agrees: "They don't have a lot of these on the shelf," he said.

The eastern half of the U.S. is particularly vulnerable, because the power infrastructure is highly interconnected, so failures could easily cascade like chains of dominoes.

"Imagine large cities without power for a week, a month, or a year," Baker said. "The losses could be $1 to $2 trillion, and the effects could be felt for years."

Even if the latest solar maximum doesn't bring a Carrington-level event, smaller storms have been known to affect power and communications.

The "Halloween storms" of 2003, for instance, interfered with satellite communications, produced a brief power outage in Sweden, and lighted up the skies with ghostly auroras as far south as Florida and Texas.

Buffing Up Space-Weather Predictions

One solution is to rebuild the aging power grid to be less vulnerable to solar disruptions.

Another is better forecasting. Scientists using the new Solar Dynamics Observatory spacecraft are hoping to get a better understanding of how the sun behaves as it moves deeper into its next maximum and begins generating bigger storms. (See some of SDO's first sun pictures.)

These studies may help scientists predict when and where solar flares might appear and whether a given storm is pointed at Earth.

"Improved predictions will provide more accurate forecasts, so [officials] can take mitigating actions," said Rodney Viereck, a physicist at the Space Weather Prediction Center.

Even now, the center's Bogdan said, the most damaging emissions from big storms travel slowly enough to be detected by sun-watching satellites well before the particles strike Earth. "That gives us [about] 20 hours to determine what actions we need to take," Viereck said.

In a pinch, power companies could protect valuable transformers by taking them offline before the storm strikes. That would produce local blackouts, but they wouldn't last for long.

"The good news is that these storms tend to pass after a couple of hours," Bogdan added.

Meanwhile, scientists are scrambling to learn everything they can about the sun in an effort to produce even longer-range forecasts.

According to Vierick, space-weather predictions have some catching up to do: "We're back where weather forecasters were 50 years ago."


4. Results

4.1. Atmospheric response to UV emitted by flares

Figures 4–7 present the results for the most important atmospheric parameters: temperature, water vapor concentration, ozone number density, and total ozone column depth. During the flare, the vertical temperature profile (Fig. 4) was perturbed by only a few degrees. At the surface, the maximum change occurred at the end of the flare, at which point the temperature cooled by 0.6 K. This drop was almost overcome during the recovery from the flare as the final temperature difference was only 0.1 K compared to that of the initial steady state. In the stratosphere, the maximum temperature change was −5.4 K around 60 km at the end of the flare. During the recovery, the temperature change in the stratosphere (45–65 km) varied from 1 to 8 K, reaching the largest difference at higher altitudes. Once the atmosphere reached steady state after the flare, the temperatures above 45 km were about 3 K cooler than those at the same altitudes in the initial steady state.

تين. 4. Effect of incident UV radiation from a flare on the temperature profile. Left: Temperature profile for an Earth-like planet around AD Leo before, during, and after a big UV flare event. Right: Difference between the initial steady-state temperature (تيqsc) and the temperature calculated for the AD Leo planet during and after the big UV flare event. Color images available online at www.liebertonline.com/ast.

تين. 5. Water profile for an Earth-like planet around AD Leo before, during, and after a big UV flare event. Color images available online at www.liebertonline.com/ast.

تين. 6. Ozone number density for an Earth-like planet around AD Leo, before, during, and after a big UV flare event. The ozone concentration calculated for Earth is presented for comparison (dotted line). Color images available online at www.liebertonline.com/ast.

تين. 7. Time evolution of the ozone column depth compared to the initial steady state before, during, and after a big UV flare event. The lines show simulations made with different time steps after the flare ended. Times used for each run are listed in the figure.

Water vapor was highly depleted in the upper stratosphere as the flare developed (Fig. 5), reaching its minimum value at the end of the flare with ∼0.3 ppmv around 60 km. The initial steady-state values at this altitude were around 30 ppmv. Methane, which has a long photochemical lifetime (∼1000 years) in this atmosphere, did not change appreciably during the flare, keeping a concentration of 335 ppmv in the troposphere. The ozone number density (Fig. 6) decreased in the stratosphere during the impulsive phase of the flare and then increased until, and after, the flare ended. The effect of the flare on the total ozone column depth is plotted in Fig. 7 the maximum change in ozone number density during the flare is a depletion of 1% seen 1000 s after the flare onset.

4.2. Atmospheric response to a proton event during a UV flare

In this study, we explored the effect on atmospheric chemistry and the planetary surface radiation environment for a flare that included both a UV component and a proton event. Figure 8 shows the evolution of the nitric oxide during the flare. At 915 s (flare peak), we introduced an increment to the NO abundance, as explained in the section “Input proton flux and nitrogen oxide production,” to represent the effect of a large fluence of protons. After that, NO chemistry was allowed to evolve. When the effects of both UV radiation and proton flux are considered, the ozone density is depleted during the flare down to altitudes as low as 30 km after the flare, the depletion becomes severe, reaching an altitude of 10 km from the ground (Fig. 9). The change in the ozone column depth is presented in Fig. 10. At the maximum depletion, the O3 column depth was 1.1 × 10 18 cm −2 . This is 15 times lower than the initial O3 column depth for the AD Leo planet and 7.5 times lower than the O3 column depth calculated for present Earth by our model. When the peak of the proton event was delayed, the ozone depletion was about 10% lower than that calculated when both phenomena (UV flare and proton event) reached their maxima at the same time (Fig. 10). The difference between the two cases diminishes to 6% by 5.7 × 10 6 s, and by 10 9 s it is less than 1%. The lower ozone concentrations produced by the flare may still be detectable by missions such as Terrestrial Planet Finder or Darwin, given that an ozone column depth as low as 3 × 10 17 cm −2 produces a potentially detectable feature in the mid-IR planetary spectrum (Table 1, Fig. 13a in Segura et al.,2003).

تين. 8. Time evolution before, during, and after the flare for the atmospheric nitric oxide abundance profile. These results show the combined influence of the flare's incident UV radiation and a proton event at the peak of the flare. Color images available online at www.liebertonline.com/ast.

تين. 9. Time evolution before, during, and after the flare for the atmospheric ozone abundance profile. These results show the combined influence of the flare's incident UV radiation and a proton event at the peak of the flare. The ozone concentration calculated for Earth is presented for comparison (dotted line). Color images available online at www.liebertonline.com/ast.

تين. 10. Time evolution of the ozone column depth compared to the initial steady state. These results show the combined influence of the flare's incident UV radiation and a proton event at the peak of the flare. Line with diamonds: O3 fraction change for a simultaneous UV and proton flux peak. Line with crosses: O3 fraction change for a proton event with a maximum delayed by 889 s with respect to the UV flare peak. Vertical dotted lines indicate the time for the peak of the UV flare and the end of the UV flare.


The strange case of solar flares and radioactive elements

When researchers found an unusual linkage between solar flares and the inner life of radioactive elements on Earth, it touched off a scientific detective investigation that could end up protecting the lives of space-walking astronauts and maybe rewriting some of the assumptions of physics.

Peter Sturrock, professor emeritus of applied physics

It's a mystery that presented itself unexpectedly: The radioactive decay of some elements sitting quietly in laboratories on Earth seemed to be influenced by activities inside the sun, 93 million miles away.

Researchers from Stanford and Purdue University believe it is. But their explanation of how it happens opens the door to yet another mystery.

There is even an outside chance that this unexpected effect is brought about by a previously unknown particle emitted by the sun. "That would be truly remarkable," said Peter Sturrock, Stanford professor emeritus of applied physics and an expert on the inner workings of the sun.

The story begins, in a sense, in classrooms around the world, where students are taught that the rate of decay of a specific radioactive material is a constant. This concept is relied upon, for example, when anthropologists use carbon-14 to date ancient artifacts and when doctors determine the proper dose of radioactivity to treat a cancer patient.

Random numbers

But that assumption was challenged in an unexpected way by a group of researchers from Purdue University who at the time were more interested in random numbers than nuclear decay. (Scientists use long strings of random numbers for a variety of calculations, but they are difficult to produce, since the process used to produce the numbers has an influence on the outcome.)

Ephraim Fischbach, a physics professor at Purdue, was looking into the rate of radioactive decay of several isotopes as a possible source of random numbers generated without any human input. (A lump of radioactive cesium-137, for example, may decay at a steady rate overall, but individual atoms within the lump will decay in an unpredictable, random pattern. Thus the timing of the random ticks of a Geiger counter placed near the cesium might be used to generate random numbers.)

As the researchers pored through published data on specific isotopes, they found disagreement in the measured decay rates – odd for supposed physical constants.

Checking data collected at Brookhaven National Laboratory on Long Island and the Federal Physical and Technical Institute in Germany, they came across something even more surprising: long-term observation of the decay rate of silicon-32 and radium-226 seemed to show a small seasonal variation. The decay rate was ever so slightly faster in winter than in summer.

Was this fluctuation real, or was it merely a glitch in the equipment used to measure the decay, induced by the change of seasons, with the accompanying changes in temperature and humidity?

"Everyone thought it must be due to experimental mistakes, because we're all brought up to believe that decay rates are constant," Sturrock said.

The sun speaks

On Dec 13, 2006, the sun itself provided a crucial clue, when a solar flare sent a stream of particles and radiation toward Earth. Purdue nuclear engineer Jere Jenkins, while measuring the decay rate of manganese-54, a short-lived isotope used in medical diagnostics, noticed that the rate dropped slightly during the flare, a decrease that started about a day and a half قبل the flare.

If this apparent relationship between flares and decay rates proves true, it could lead to a method of predicting solar flares prior to their occurrence, which could help prevent damage to satellites and electric grids, as well as save the lives of astronauts in space.

The decay-rate aberrations that Jenkins noticed occurred during the middle of the night in Indiana – meaning that something produced by the sun had traveled all the way through the Earth to reach Jenkins' detectors. What could the flare send forth that could have such an effect?

Jenkins and Fischbach guessed that the culprits in this bit of decay-rate mischief were probably solar neutrinos, the almost weightless particles famous for flying at almost the speed of light through the physical world – humans, rocks, oceans or planets – with virtually no interaction with anything.

Then, in a series of papers published in Astroparticle Physics, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research و Space Science Reviews, Jenkins, Fischbach and their colleagues showed that the observed variations in decay rates were highly unlikely to have come from environmental influences on the detection systems.

Reason for suspicion

Their findings strengthened the argument that the strange swings in decay rates were caused by neutrinos from the sun. The swings seemed to be in synch with the Earth's elliptical orbit, with the decay rates oscillating as the Earth came closer to the sun (where it would be exposed to more neutrinos) and then moving away.

So there was good reason to suspect the sun, but could it be proved?

Enter Peter Sturrock, Stanford professor emeritus of applied physics and an expert on the inner workings of the sun. While on a visit to the National Solar Observatory in Arizona, Sturrock was handed copies of the scientific journal articles written by the Purdue researchers.

Sturrock knew from long experience that the intensity of the barrage of neutrinos the sun continuously sends racing toward Earth varies on a regular basis as the sun itself revolves and shows a different face, like a slower version of the revolving light on a police car. His advice to Purdue: Look for evidence that the changes in radioactive decay on Earth vary with the rotation of the sun. "That's what I suggested. And that's what we have done."

A surprise 

Going back to take another look at the decay data from the Brookhaven lab, the researchers found a recurring pattern of 33 days. It was a bit of a surprise, given that most solar observations show a pattern of about 28 days – the rotation rate of the surface of the sun.

The explanation? The core of the sun – where nuclear reactions produce neutrinos – apparently spins more slowly than the surface we see. "It may seem counter-intuitive, but it looks as if the core rotates more slowly than the rest of the sun," Sturrock said.

All of the evidence points toward a conclusion that the sun is "communicating" with radioactive isotopes on Earth, said Fischbach.

But there's one rather large question left unanswered. No one knows how neutrinos could interact with radioactive materials to change their rate of decay.

"It doesn't make sense according to conventional ideas," Fischbach said. Jenkins whimsically added, "What we're suggesting is that something that doesn't really interact with anything is changing something that can't be changed."

"It's an effect that no one yet understands," agreed Sturrock. "Theorists are starting to say, 'What's going on?' But that's what the evidence points to. It's a challenge for the physicists and a challenge for the solar people too."

If the mystery particle is not a neutrino, "It would have to be something we don't know about, an unknown particle that is also emitted by the sun and has this effect, and that would be even more remarkable," Sturrock said.

Chantal Jolagh, a science-writing intern at the Stanford News Service, contributed to this story.


شاهد الفيديو: معرفة حقيقة الشمس,هل نجم أم كوكب (شهر نوفمبر 2021).