طوفانهای فضایی: آیا گردابهای مرگبار قطبی GPS را مختل میکنند؟
محققان به تازگی تایید کردهاند که “طوفانهای فضایی” عظیم در حال چرخش بر فراز مناطق قطبی زمین هستند و مقادیر زیادی انرژی را به لایههای بالایی جو تزریق میکنند و حتی با سیگنالهای GPS تداخل ایجاد میکنند. این طوفانهای مبتنی بر پلاسما، که برای بیشتر مردم جهان نامرئی هستند، شباهتهای قابل توجهی با طوفانهای سنتی دارند، اما در قلمرو ذرات باردار در ارتفاعات بالای سیاره ما رخ میدهند.
طوفانهای فضایی چگونه شکل میگیرند و رفتار میکنند؟
یک طوفان فضایی شبیه به همتای جوی خود است، با بازوهای مارپیچی، یک چشم مرکزی و یک جریان دایرهای. تفاوت در ترکیب آن است: به جای هوا، از پلاسما، جریانی از ذرات باردار الکتریکی تشکیل شده است. حتی “باران” آن غیرمعمول است و از الکترونهای پرانرژی به جای آب تشکیل شده است.
این طوفانها ناشی از یک انتقال فوقالعاده سریع انرژی باد خورشیدی و ذرات باردار به یونوسفر زمین، به ویژه در اطراف مناطق قطبی هستند. یک مطالعه اخیر که به تجزیه و تحلیل یک طوفان فضایی از سال ۲۰۱۴ میلادی (۱۳۹۳ شمسی) پرداخته است، نشان داد که انرژی آزاد شده در طول چنین رویدادی قابل مقایسه با یک طوفان مغناطیسی است که به اندازه کافی قدرتمند است که میدان مغناطیسی را در عرضهای جغرافیایی بالا مختل کند.
تاثیر نامرئی بر سیستمهای ناوبری
در حالی که این طوفانها دور از زندگی روزمره رخ میدهند، اثرات آنها میتواند به فناوری روی زمین برسد. محققان گزارش میدهند که طوفانهای فضایی میتوانند باعث ایجاد سوسوزنی فازی در سیگنالهای سیستمهای ناوبری ماهوارهای جهانی، از جمله GPS شوند. این اختلالات دقت و قابلیت اطمینان ناوبری را کاهش میدهد و چالشهای بالقوهای را برای هوانوردی، کشتیرانی و هر سیستمی که متکی به موقعیتیابی دقیق است، ایجاد میکند.
از آنجایی که این طوفانها معمولاً در طول ماههای روشنایی مداوم مناطق قطبی رخ میدهند، میتوانند فعالیت شفق قطبی را نیز تحریک کنند که مشاهده آن دشوار است. محققان خاطرنشان کردند: «طوفانهای فضایی میتوانند باعث ایجاد شفق قطبی شوند، اما معمولاً در طول روز اتفاق میافتند، بنابراین دیدن آنها دشوار است»، و بر ماهیت مبهم آنها تأکید میکنند.
پدیدهای نوظهور در آب و هوای فضایی
طوفانهای فضایی تنها به طور رسمی در سال ۲۰۲۱ میلادی (۱۴۰۰ شمسی) شناسایی شدند، اما دانشمندان از آن زمان آنها را در دهههای گذشته از طریق دادههای آرشیوی مغناطیسسپهر ردیابی کردهاند. بین سالهای ۲۰۰۵ و ۲۰۱۶ میلادی (۱۳۸۴ تا ۱۳۹۵ شمسی)، محققان ۳۲۹ رویداد را در نیمکره شمالی و ۲۵۹ رویداد را در نیمکره جنوبی مستند کردهاند. این طوفانها به احتمال زیاد در نیمکرهای که نور روز قطبی را تجربه میکند، در بالای عرض مغناطیسی ۸۰ درجه تشکیل میشوند.
به نظر میرسد وقوع آنها تحت تأثیر چرخه خورشیدی، میدان مغناطیسی زمین و حتی تغییرات فصلی باشد. این زمینه نوظهور تحقیقات نشان میدهد که چقدر هنوز در مورد آب و هوای فضایی و تأثیر آن بر جو بالایی سیاره ما ناشناخته باقی مانده است.
آنچه تحقیقات نشان میدهد
دانشمندان با مطالعه رویداد سال ۲۰۱۴ میلادی (۱۳۹۳ شمسی) نشان دادند که طوفانهای فضایی به هیچ وجه ناهنجاریهای نادر نیستند. در عوض، آنها طوفانهای پلاسمایی مکرری هستند که به طور پویا با محیط مغناطیسی زمین تعامل دارند. توانایی آنها در ایجاد اختلال در ماهوارههای ناوبری نشان میدهد که چرا نظارت مستمر بر پدیدههای آب و هوای فضایی بسیار مهم است.
این مطالعه، که در مجله Space Weather منتشر شده است، به مجموعه رو به رشدی از شواهد اضافه میکند که نشان میدهد این چرخندهای پلاسمایی ممکن است به یک عامل مهم در درک رابطه سیاره ما با خورشید تبدیل شوند.
