Glavni Reference Kaj so koronalni izbruhi mase?

Kaj so koronalni izbruhi mase?

Sonce je 31. avgusta 2012 sprožilo ta izmet koronalne mase s približno 900 milj/sekundo (skoraj 1500 km/s). Zemlja ni tako blizu sonca; slika je samo v merilu.

Sonce je 31. avgusta 2012 sprožilo ta izmet koronalne mase s hitrostjo približno 900 milj/sekundo (skoraj 1500 km/s). Zemlja ni tako blizu sonca; slika je samo v merilu. (Zasluge za sliko: NASA)

Skočiti:

Koronalni izbruh mase (CME) je ogromen oblak električno nabitih delcev iz zgornje atmosfere ali korone, ki se segreje na enormne temperature in sproži z veliko hitrostjo zaradi energije, sproščene v sončnem izbruhu. Te vroče kepe plazme imajo lahko spektakularne učinke na planete, ki ležijo na njihovi poti, in čeprav CME ne predstavljajo neposredne grožnje življenju na Zemlji, lahko potencialno poškodujejo tehnologije, na katere se opira človeška družba.

'CME lahko povzročijo geomagnetne nevihte ob svojem prihodu v okolje blizu Zemlje,' je za Live Science povedala Stephanie Yardley, strokovnjakinja za vesoljsko vreme na University College London v Združenem kraljestvu. 'Ti proizvajajo tokove, ki jih povzroča zemlja, ki poslabšajo električna omrežja, poleg tega pa lahko vplivajo na natančnost satelitskih navigacijskih sistemov GPS in GNSS.'

Kaj povzroča CME?

CME izvirajo iz istega procesa, ki ustvarja sončne izbruhe - nastanejo, ko se ogromna zanka sončnega magnetnega polja, ki potiska skozi vidno površino ali fotosfero, stisne skupaj blizu svojega vznožja in se nenadoma ponovno poveže na nižji ravni. Pri tem procesu se sprosti ogromna količina odvečne energije v obliki visokoenergijske elektromagnetno sevanje , in tudi segreje pline okoli mesta ponovne povezave, včasih na temperaturo 36 milijonov stopinj Fahrenheita (20 milijonov stopinj Celzija) ali več. To daje delcem okoli mesta, vključno s tistimi v zdaj izolirani zanki magnetnega polja zgoraj, ogromno povečanje hitrosti in energije, pri čemer nastane ogromen mehurček razširjajočega se vročega plina, ki uide izpod gravitacijske sile sonca in se požene po vesolju. CME lahko potujejo s hitrostjo več sto milj na sekundo - najhitrejši in najbolj energični morda potrebujejo manj kot en dan, da dosežejo Zemljino orbito, vendar v povprečju potrebujejo približno 84 ur, glede na Nacionalno administracijo za oceane in atmosfero Center za napovedovanje vesoljskega vremena .

Koronalni izbruhi mase 2022

Tukaj je seznam CME, ki jih je leta 2022 izstrelilo sonce, na podlagi podatkov, zbranih s programsko opremo, ki zaznava slike iz tako imenovanega instrumenta LASCO (spektrometričnega koronagrafa) na krovu plovila SOHO (Solar and Heliospheric Observatory).

Največji CME leta (Vir: SpaceWeatherLive.com)
CMEDatumTrajanje (ure)Največja hitrost
dvajset31. maj3732 milj/s (1.179 km/s)
1930. majdva84 milj/s (136 km/s)
1830. majdva226 milj/s (365 km/s)
1730. majdva291 milj/s (469 km/s)
1630. maj1462 milj/s (744 km/s)
petnajst30. maj3778 mi/s (1.252 km/s)
1429. majdva380 milj/s (612 km/s)
1329. maj0287 milj/s (462 km/s)
1229. majdva190 milj/s (306 km/s)
enajst29. maj1282 milj/s (455 km/s)
1029. maj1168 milj/s (271 km/s)
929. maj1190 milj/s (306 km/s)
828. maj11.021 milj/s (1.644 km/s)
728. majdva809 milj/s (1302 km/s)
628. maj0340 milj/s (548 km/s)
528. majdva467 milj/s (753 km/s)
428. maj4346 milj/s (558 km/s)
328. majdva289 milj/s (466 km/s)
dva27. majdva280 mi/s (452 ​​​​km/s)
127. maj1313 milj/s (504 km/s)

Geomagnetne nevihte

Ko Zemlja leži na strelni liniji CME, so lahko rezultati dramatični. Material, ki ga vsebuje CME, je električno nabit in nosi zamotane ostanke prekinjene magnetne zanke, zato lahko močno popači Zemljino lastno magnetno polje, znano kot magnetosfera.

Običajno to polje odklanja enakomeren tok delcev, znan kot sončni veter, ko teče ven od sonca. To stisne magnetosfero na strani, obrnjeni proti soncu, vendar ustvari dolg rep (imenovan magnetni rep), ki se razteza daleč čez luna orbito na nočni strani. Večina sončnega vetra se v celoti preusmeri okoli magnetosfere, vendar se nabiti delci z določenimi energijami lahko ujamejo v krofasta področja na tisoče kilometrov nad zemeljsko površino, znana kot Van Allenovi sevalni pasovi, drugi pa se usmerijo v atmosfero nad poloma. . Tukaj nabiti delci trčijo ob delce plina v zgornji Zemljini atmosferi in te molekule napolnijo z energijo, da ustvarijo čudovit sij aurore, kot je npr. Severni sij .

Prihod CME lahko poruši to občutljivo ravnotežje. Povečanje števila delcev, ki letijo mimo Zemlje, povzroči, da se jih veliko več usmeri v atmosfero nad poloma, kar ustvarja intenzivne aurore, ki segajo do veliko nižjih zemljepisnih širin. Medtem povečanje pritiska v magnetosferi in interakcije z zapletenimi magnetnimi polji znotraj CME začasno ukrivijo magnetosfero in jo tako približajo Zemlji.

Še več, učinek ni samo magneten. Fizikalni pojav, imenovan elektromagnetna indukcija pomeni, da spreminjajoče se magnetno polje običajno povzroči, da električni tok teče skozi bližnje materiale. V primeru, da CME zadene naš planet, je izpostavljen vsak prevodnik na Zemlji, vključno z Zemljo samo.

To pomeni, da tokovi tečejo skozi električna omrežja in jih motijo ​​ter lahko motijo ​​satelitske navigacijske sisteme.

Dogodek Carrington

Richard Carrington

Richard Carrington je ustvaril to risbo sončnih peg na vrhuncu Carringtonovega dogodka leta 1859.(Zasluge za sliko: Richard Carrington)

(odpre se v novem zavihku)

Zaradi teh električnih učinkov je bila leta 1859 zaznana prva — in najmočnejša znana — geomagnetna nevihta. Tistega leta sta britanska astronoma Richard Carrington in Richard Hodgson opazila izbruh v sončni atmosferi (prvi in ​​najsvetlejši sončni izbruh, ki so ga kdaj opazili) in kmalu zatem je prišel CME in povzročil magnetno opustošenje po vsem svetu. Premikanje magnetizma okoli žic nedavno zgrajenega električnega telegrafskega omrežja je ustvarilo močne električne tokove, ki so povzročili iskrenje stebrov, povzročili udarce telegrafistom in celo omogočili pošiljanje sporočil brez zunanjega napajanja. Istočasno so se spektakularne polarne svetlobe raztezale do tropskih območij in osvetljevale nočno nebo dovolj močno za branje časopisov, Wired je poročal (odpre se v novem zavihku).

'Thedogodek Carringtonpovzročil najmočnejšo geomagnetno nevihto doslej. To je bil tudi najhitrejši opazovani CME in je potreboval le 17,5 ure, da je dosegel Zemljo, je dejal Yardley. 'Teoretično imajo CME lahko omejitev hitrosti okoli 3000 km/s [6,7 milijona mph], kar je skladno z energijo, ki je na voljo iz območij močnih magnetnih polj, ki jih proizvajajo.'

Kako CME vplivajo na Zemljo in astronavte?

Zemlja

Zemljina magnetosfera ščiti planet pred sončevo jezo.(Zasluge za sliko: NASA)

(odpre se v novem zavihku)

Na srečo za življenje na Zemlji magnetosfera in atmosfera skupaj tvorita učinkovito oviro, ki odbija in blokira delce CME, da bi dosegli površje našega planeta, glede na NASA (odpre se v novem zavihku). Čeprav se po vsakdanjih standardih gibljejo z neverjetno visoko hitrostjo, je energija delcev CME prenizka, da bi prodrli skozi magnetosfero. Nad poloma, kjer so nekateri delci usmerjeni navzdol, trčijo z redkimi plinskimi atomi in molekulami ter jih energizirajo - običajno na nadmorski višini med 80 in 145 kilometri -, da proizvedejo polarni sij, kot pravi klasika iz leta 1946. študija v reviji Zemeljski magnetizem in atmosferska elektrika (odpre se v novem zavihku).

Astronavti v nizki zemeljski orbiti (na primer na krovu Mednarodne vesoljske postaje) ostanejo precej znotraj magnetosfere in imajo tudi koristi od njenega zaščitnega učinka – pravzaprav ponuja prehod CME presenetljivo korist, saj njegova poplava nizkoenergijskih snovi za kratek čas zagotavlja dodatno plast zaščite pred visokoenergijskimi delci kozmičnega žarka, ki jih oddajajo nasilni dogodki drugje v naši galaksiji in zunaj nje, poroča NASA.

Vendar pa lahko za astronavte zunaj magnetosfere – na primer na prihodnji misiji na Mars – delci višje energije v CME predstavljajo veliko tveganje za zdravje. Nasini znanstveniki in inženirji so zaposleni preiskovanje različnih možnosti (odpre se v novem zavihku)za zagotavljanje zaščite.

Tveganja za tehnologijo

Čeprav CME morda ne predstavljajo velike neposredne nevarnosti za življenje, ogromen napredek tehnologije od dogodka v Carringtonu pomeni, da je človeška družba veliko bolj ranljiva za posredne učinke CME. Leta 2003 je na primer geomagnetna nevihta, ki jo je sprožil največji sončni izbruh moderne dobe, vplivala na oskrbo z električno energijo na Švedskem in v Južni Afriki, medtem ko so letala preusmerili, da bi se izognili višinskim poletom čez poli. Približno 47 satelitov je doživelo okvaro bodisi zaradi poškodb zaradi sevanja ali zaradi statičnega električnega naboja, ki se je nabral na njihovih površinah, medtem ko so se astronavti na krovu ISS morali umakniti v najbolj zaščitene dele postaje, poroča Poročilo Kraljeve inženirske akademije o sončnem vremenu (odpre se v novem zavihku).

Sončni izbruhi lahko tudi skrajšajo življenje satelitov na drug način – večji izbruh ali energijski delci iz CME lahko segrejejo zgornjo atmosfero Zemlje in povzročijo, da se znatno razširi, kar poveča upor na satelite v orbitah blizu Zemlje in jih pošlje spiralno navznoter. ponovno vstopiti v ozračje in zgoreti. Februarja 2022 je SpaceX izgubil floto več kot 40 mini satelitov Starlink (odpre se v novem zavihku)na ta način, potem ko je njihova izstrelitev sovpadla s sončno nevihto, poroča MIT Technology Review.

Ali je CME mogoče predvideti?

A Poročilo Nacionalne akademije znanosti za leto 2008 (odpre se v novem zavihku)ocenjujejo, da bi lahko huda geomagnetna nevihta povzročila do 2 bilijona dolarjev tako neposredne škode kot posrednih učinkov, pri čemer bi svet potreboval do desetletja, da si opomore. Toda čeprav se ni mogoče izogniti velikemu CME, ki se usmeri proti Zemlji, lahko previdnostni ukrepi zmanjšajo vpliv. Sateliti se lahko preklopijo v varen način, kjer je manjša verjetnost, da bodo utrpeli trajno škodo, prav tako je mogoče zaščititi električna omrežja.

'Na primer, nacionalno omrežje [Združenega kraljestva] lahko zmanjša vpliv na njihove elektroenergetske sisteme tako, da vklopi čim več električnih vodov in visokonapetostne opreme, da zmanjša breme presežnega toka, ki teče skozi njihov sistem, da ne postanejo preobremenjeni,' Yardley je rekel.

Zaradi teh in drugih razlogov je bistveno slediti CME-jem, da se lahko pred njihovim prihodom sprejmejo različni varnostni ukrepi. 'Ko opazimo CME, se njihovo širjenje oblikuje tako, da se napove njihov čas prihoda na Zemljo,' je dejal Yardley. »Naše napovedi prihoda so trenutno točne do približno plus/minus 12 ur. Vendar je zelo težko določiti njihov vpliv (ki se meri z orientacijo magnetnega polja), dokler ne preletijo vesoljskih plovil, ki so zelo blizu Zemlje, kar nam daje približno 1-urno opozorilo, ali bodo geoučinkovite ali ne .'

Dodatni viri

Bodite na tekočem s stanjem sonca in zemeljskega sijaja pri Nacionalni upravi za oceanografijo in atmosfero Center za napovedovanje vesoljskega vremena (odpre se v novem zavihku). The spaceweatherlive.com (odpre se v novem zavihku)spletno mesto spremlja tudi spreminjajoče se razmerje med soncem in Zemljo, medtem ko vesoljsko plovilo Evropske vesoljske agencije/NASA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) še naprej zagotavlja posodobitve v realnem času (odpre se v novem zavihku)na soncu po več kot 25 letih v vesolju.

Zanimivi Članki