إن الظواهر الطبيعية التي تحدث على كوكبنا متنوعة للغاية، ولا شك أن من أبرزها العواصف الشمسية، ولكن ما هي هذه الظواهر؟ ربما تساءلت؛ في هذه التدوينة سوف تتعلم كل شيء عن العواصف الشمسية ومتى ستحدث؟
ما هم؟
يُعرف أيضًا باسم العاصفة المغنطيسية الأرضية أو المطر الشمس، يشير إلى تغير مؤقت في الغلاف المغناطيسي ، عندما تصطدم موجة من الرياح الشمسية بالمجال المغناطيسي للأرض ، نتيجة النشاط الشمسي. في هذه الظاهرة يدخل تفاعل مغناطيسية الأرض مع الرياح الشمسية.
هناك بعض الظواهر الجوية التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالعواصف الشمسية. ولذلك، تنشأ أحداث الجسيمات الشمسية النشطة نتيجة تسرب كبير للطاقة الكهرومغناطيسية أو اضطراب في طبقة الأيونوسفير، مما يسبب مشاكل في الراديو والرادار. لمعرفة المزيد عن هذه التأثيرات، يمكنك زيارة مقالتنا على تأثيرات العواصف الشمسية على الأرض. وفي هذا السياق، يمكن أن يكون الأمر مرتبطًا أيضًا بظواهر جوية أخرى يمكن أن تؤثر على هذه الظروف.
العاصفة الشمسية أو عاصفة مغناطيسية الأكثر خطورة ، المشار إليه باسم كارينغتون ، حدث في عام 1859 وتسبب في مشاكل في الآليات الكهرومغناطيسية والشفق القطبي في جميع أنحاء الكوكب.
ما الذي يسببها؟
فهم ما هي العاصفة الشمسية؟، يحدث هذا في اللحظة التي تعبر فيها الرياح الشمسية ، الناتجة عن التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية ، المجال المغناطيسي للأرض.
منذ اللحظة الأولى لهذه الظاهرة ، يولد التوهج الشمسي ، بينما يتم إطلاق كمية هائلة من الإشعاع الكهرومغناطيسي طوال ظهوره ، من أشعة غاما إلى موجات الراديو. في هذه اللحظة ، يضرب الإشعاع الأرض في حوالي 8 دقائق أو نحو ذلك.
نتيجة لذلك ، يحدث طرد كتلة إكليلية ، وهي موجة تتكون من الإشعاع والرياح الشمسية التي تنطلق من هيكل الشمس. وقد تكون لهذه الأحداث آثار أوسع نطاقا تتعلق بظواهر جوية أخرى.
إذا وصل إلى الأرض، فقد يُلحق الضرر بالدوائر الكهربائية والمحولات وأنظمة الاتصالات. كما يُمكنه إضعاف المجال المغناطيسي للأرض مؤقتًا. من أجل فهم أفضل لهذه الظاهرة، ندعوك لقراءة المزيد عنها الظواهر الجوية ذات الصلة.
تأثير
يمكن للعواصف الشمسية ذات الأبعاد الهائلة أن توقف الطاقة الكهربائية في جميع أنحاء العالم ، حتى أنها تضطر إلى تغيير إجراء الأسلاك للحصول على الضوء مرة أخرى.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يضعف الاتصال ويكسر الأقمار الصناعية ، مثل تلك أقمار المريخ وتسبب هذه التفجيرات أضراراً واسعة النطاق لمختلف المعدات الكهربائية، كما أنها تشكل خطراً محتملاً على رواد الفضاء في مهمة معينة وعلى الركاب على متن الطائرات عالية التحليق. تعرف على المزيد حول أهمية التواصل في مقالتنا حول الأضواء الشمالية، حيث قد تكون هناك روابط مثيرة للاهتمام بين هذه الشفق القطبي والعواصف الشمسية.
ماذا سيحدث لو حدثت عاصفة شمسية أخرى؟
في بداية شهر سبتمبر 1859، امتلأت السماء بضوء قوي ومشرق بدا وكأنه يضم كل ألوان الطبيعة. لم يكن هذا الأمر غريبًا في حد ذاته، فقد كان يُعرف باسم الظاهرة السماوية الجميلة للشفق القطبي.
تكمن الخصوصية في تلك السماوات المتوهجة التي وصلت إلى خطوط العرض التي تميل إلى مقاومة سطوعها: مثل كوبا وهاواي وكولومبيا والصين واليابان.
يقال إن الضوء كان شديدًا لدرجة أن عمال المناجم في جبال روكي شربوا قهوة الصباح ، متخيلًا أن ذلك اليوم قد ارتفع بالفعل بينما صمت إجراءات التلغراف في أمريكا الشمالية وأوروبا.
اكتشف اثنان من علماء الفلك الهواة، وكلاهما إنجليزيان، هما ريتشارد كارينجتون وريتشارد هودجسون، أن الحدث كان عبارة عن عاصفة شمسية متطرفة، ومنذ عام 1859، عُرفت الظاهرة باسم حدث كارينجتون.
لا تزال حاليًا أقوى عاصفة مغنطيسية أرضية سببها نشاط الشمس على الإطلاق.
لقد ظل حدث كارينغتون يشغل أذهان العلماء منذ ذلك الحين، مما أثار بعض الشكوك حول الظاهرة. للحصول على رؤية أوسع حول الكوارث الطبيعية، يمكنك زيارة مقالتنا حول الكوارث الطبيعية، والتي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على المجتمع.
الأول يعتمد على التأثيرات التي يمكن أن تحدثها عاصفة شمسية من هذا النوع على النظام الكهربائي المحيط بكوكبنا اليوم والذي يحدد حياتنا من بداية يوم إلى بداية اليوم التالي.
أظهر تحليل أجرته شركة التأمين Lloyds أن سعر الخسائر ، في حالة حدوث حدث جديد في الولايات المتحدة ، يمكن أن يتجاوز 2,5 مليون دولار مع تعطل شبكتها الكهربائية ، وقد يستغرق ذلك ما يصل إلى عامين للإصلاح.
نماذج رياضية جديدة
هناك دراسة علمية أُجريت قبل ثماني سنوات، تُظهر احتمالية ضئيلة (+-8%) لحدوث عاصفة شمسية بنفس حجم عاصفة عام 10. وقد حدد ذلك العالم بيتر رايلي، الذي درس... النشاط الشمسي السنوي.
ويضغط نموذج رياضي حديث، نُشر مؤخرًا في مجلة التقارير العلمية، هذا الاحتمال إلى حوالي 2%. هذا التحليل مرتبط بـ .
استخدم مؤلفوها ، ديفيس مورينا ، إيزابيل سيرا ، بيت بويج وألفارو كورال ، باحثون من مركز الأبحاث الرياضية بجامعة برشلونة المستقلة (CRM) وكلية برشلونة للدراسات العليا للرياضيات ، الرياضيات لفهم السلوك الظاهر والخاطئ للكون.
أعلنوا ما يلي:
"مهمتنا هي محاولة فهم التطرف لتشمل نماذج التنبؤ."
الحدود القصوى في كل دقيقة هي النقاط التي فشلت فيها النماذج المحددة ، الرياضية أو الفيزيائية ، بطريقة ما ، ولكن أيضًا النماذج الإحصائية الشائعة ، لأنها لم تكن معتادة على العمل بشكل متطرف ، بل في المتوسط ، أي في احتمالات حدوث الظاهرة.
إن الكثير مما يحدث لا يحدث، إذا جاز التعبير، بنفس وتيرة البحث؛ تقول عالمة الرياضيات إيزابيل سيرا: هناك دائمًا بعض المعلومات التي يمكنك إنقاذها.
فيما يتعلق بالعواصف الشمسية ، كانت الغريزة التي سادت التحقيق مع هذه المجموعة من المهنيين أنه بعد فترة قصيرة ، حتى في الأيام التي أعقبت ظاهرة كارينغتون ، لا بد أن عاصفة أخرى مماثلة تسمى لا بيستا قد حدثت.
كان النموذج الأولي لرايلي يدور حول إمكانية حدوث هذه الأحداث بحرية، بحيث تكون فترة الانتظار بينها متشابهة تقريبًا؛ أي أنه يحدث دائمًا بنفس الاحتمالية.
العمليات بواسون، كما تُعرف في الرياضيات، هي إجراءات فيزيائية.
في اللغة الرياضية، قانون العمليات النادرة أو عمليات بواسون هو الطريقة التي تُعرف بها هذه الدراسات؛ هناك العديد من الإجراءات الجسدية التي تتبع هذا السلوك. ومع ذلك، عندما قاموا بدراسة إحصائية للتردد الذي حدثت به هذه العواصف الشمسية القوية، وفقًا لمؤشر (DST) الذي قدمه مرصد WDC في كيوتو، اكتشفوا أنها حدثت مع نموذج أكثر تعقيدًا قليلاً.
ما نراه هو أنه كلما طال وقت حدوث حدث شديد ، يجب أن ننتظر وقتًا أطول لمراقبة حدث آخر. إذا حدث أحد ، تزداد الاحتمالية وفي اليوم التالي من المحتمل جدًا أن يحدث آخر.
يُعرف هذا باسم معدل الخطر المتناقص (DHR)، والذي يحكم أيضًا العديد من الظواهر الطبيعية، مثل: معدل وفيات الرضع؛ في لحظة ولادة الطفل من الممكن أن يموت، ولكن مع مرور الأيام دون حدوث ذلك، تزداد احتمالية عدم موته، وتزداد فرص بقائه على قيد الحياة.
ويحدث العكس عند الوصول إلى مرحلة البلوغ، حيث تكون الاحتمالات معاكسة تماما، أي أن فرصة الموت أكبر من فرصة الحياة.
وفي حالة العواصف الشمسية، تم إجراء إحصائية الاحتمالية هذه؛ ومن هذا المنظور، فقد قدروا احتمالية قصوى بنحو 2%، ورغم عدم توليد أي حدث كارينغتون، إذا جاز التعبير، فإنه سيستمر في الانخفاض في العام التالي. إنه ليس نوعًا مختلفًا حقًا، بل نوعًا أكثر عمومية ويحتوي على إحصائيات رايلي.
قد يكون هناك أي عامل تسبب في بدء عاصفة قوية، ومن المهم أن نتخيل أنه مع مرور الوقت يتبدد هذا العامل؛ ولهذا السبب أصبح من غير المرجح أن يحدث مثل هذا الحدث مرة أخرى.
ورغم أن احتمالية حدوث هذا النوع من العواصف بنسبة 2% ليست مثيرة للقلق إلى حد كبير، إلا أنه لا يمكن تجاهلها بسبب عواقبها. ويجب على جميع الحكومات أن تضع بروتوكولات للتعامل مع هذه الكوارث، وإعلام المواطنين وطمأنتهم، الذين قد ينقطع عنهم التيار الكهربائي أو ينقطع عنهم الاتصال. ولا ينبغي لنا أن ننسى أن الوقت المتبقي قبل وصول عاصفة من هذا النوع سيكون قليلاً.
