طوفان خورشیدی و آثار فاجعه بار بالقوه آن آیا خورشید، اینترنت را قطع می کند؟

به گزارش خرید بک لینک، طوفان های خورشیدی پدیده های جالب توجهی هستند که بر اثر فوران جرم و انرژی از خورشید به سمت زمین می آیند و به قول دانشمندان می تواند باعث قطعی چند ماهه اینترنت شوند. اما احتمال رخ دادن چنین چیزی چقدر است؟
به گزارش خرید بک لینک به نقل از ایسنا، مدتی است که باردیگر شاهد پیچیدن زمزمه هایی در فضای مجازی در خصوص احتمال برخورد یک طوفان خورشیدی به زمین و قطعی گسترده و طولانی مدت شبکه برق و اینترنت هستیم. مبحثی که به این علت بر سر زبان ها افتاده که ما حالا در دوره بیشینه فعالیت چرخه ۱۱ ساله خورشید هستیم و گاه به گاه با برخورد باد و طوفان خورشیدی به سیاره مان مواجه می شویم.
بیشینه فعالیت خورشید، بخشی از چرخه تقریبا ۱۱ ساله ستاره منظومه ماست که در آن خورشید در فعال ترین حالت خود قرار می گیرد و پوشیده از لکه های خورشیدی تاریک و حلقه های پلاسما می شود که پرتاب های جرم تاجی و بادهای خورشیدی را از خود به بیرون شلیک می کند.

شهریور ماه سال ۱۴۰۰ بود که همین مبحث به تیتر اخبار و بحث های فضای مجازی راه یافته بود و ایسنا در مورد آن گزارش مفصلی تهیه و منتشر نمود.
حالا هم باردیگر این بحث، داغ شده و سر و صداهایی اغلب به علت نگرانی از قطعی احتمالی شبکه اینترنت جهان به پا کرده است، چون که در عصر مدرن، بشریت به سیستم های الکترونیکی بی شماری وابسته است که بدون آنها زندگی برایش خیلی سخت می شود. از بانکداری الکترونیکی گرفته تا سفر با هواپیما و استفاده از فناوری ماهواره ای برای برقراری ارتباط با اقصی نقاط دنیا، همگی از ملزومات امروزه بشر هستند که ابرطوفان های خورشیدی می توانند همه آنها را مختل کنند.
اما این مورد جدیدی نیست که اخیرا توسط دانشمندان کشف شده باشد، بلکه قدمتی ۱۵۰ ساله دارد. چنانکه در بهمن ماه سال ۱۳۹۸ در خبری اطلاع دادیم که وقوع یک طوفان خورشیدی خطرناک در هر دوره ۲۵ ساله محتمل است.
زمین بوسیله ی یک حباب محافظ معروف به مگنتوسفر(مغناطیس سپهر) محافظت می شود و اشعه های مضر خورشید را مهار می کند، اما هنگامی که خورشید گاهی اوقات رشته هایی از پرتوهای پر سرعت را منتشر می کند، بشدت میدان مغناطیسی زمین را تحت تأثیر قرار می دهد.

دانشمندان می گویند، ابرطوفان های خورشیدی که توانایی مختل کردن همه ماهواره ها و فضاپیماها و اختلال جدی در شبکه برق و مخابرات و اینترنت را دارند، هر ۲۵ سال یک مرتبه از سطح خورشید تولید می شوند. این گفته از داده های تاریخی جمع آوری شده از ایستگاه های انگلیس و استرالیا که ۱۵۰ سال قدمت دارند، آمده است.
کارشناسان می گویند، خطر برخورد میان ماهواره ها بعد از وقوع یک طوفان خورشیدی بزرگ بسیار زیاد خواهد بود و ماهواره ها امکان دارد گم شوند و یافتن آنها می تواند هفته ها زمان ببرد.
خوشبختانه چنین طوفان های خورشیدی قدرتمندی اغلب اتفاق نمی افتند. از زمان طوفان های اکتبر ۲۰۰۳ که به “طوفان های هالووین” مشهور شده اند، زمین از یک دوره هوای فضایی نسبتاً معتدل برخوردار بوده است. با این وجود، در سال ۲۰۱۲، سیاره ما تنها ۹ روز با برخورد یک پرتاب جرم تاجی بزرگ فاصله داشت که می توانست طوفان خورشیدی قرن را رقم بزند.
با این وجود، نرخ نسبتاً پایین این رویدادها سبب نشده تا کارشناسان آسوده خاطر باشند، چونکه می ترسند اگر کنترل موقعیت مداری ماهواره ها را در محیط شلوغ فضای امروزی از دست بدهند، اتفاقات ناگواری رخ دهد.

خوشبختانه خورشید ما که یک کوتوله زرد است که ۹۹.۸ درصد از جرم کل منظومه شمسی را تشکیل می دهد و هم اکنون در یک مرحله نسبتاً پایدار از چرخه زندگی حدودا ۱۰ میلیارد ساله خود قرار دارد. با این وجود هنوز توانایی ایجاد هرج و مرج بر روی زمین را دارد.
خورشید ما الگوی فعالیت ۱۱ ساله را تجربه می کند که ستاره شناسان آنها را چرخه های خورشیدی می نامند. خورشید هم اکنون در چرخه فعلی خود در نقطه حداقل قرار دارد که طی آن نسبتاً غیرفعال است.
خیلی از مطالعات در ارتباط با فعالیت خورشیدی به آغاز عصر فضا در سال ۱۹۵۷ باز می گردند، ازاین رو تنها پنج چرخه خورشیدی آخر را در نظر می گیرند. داده های میدان مغناطیسی مورد استفاده در مطالعه جدید از شاخص “aa” که یک شاخص فعالیت جهانی ژئومغناطیسی است که ۱۵۰ سال قبل را پوشش می دهد، گرفته شده است و شامل ۱۴ چرخه خورشیدی گذشته است.
دانشمندانی که طوفان های خورشیدی را مطالعه می کنند، دریافته اند که به نظر می آید فرکانس شراره های خورشیدی از یک چرخه خورشیدی ۱۱ ساله پیروی می کند و در زمان اوج فعالیت امکان دارد هر روز چندین طوفان خورشیدی رخ دهد. در مواقع دیگر امکان دارد کمتر از یک طوفان خورشیدی در هفته رخ دهد.
پژوهشگران این داده ها را مورد تحلیل و بررسی قرار دادند و تخمین زدند که طوفان های شدید در ۶ سال از این ۱۵۰ سال یا به صورت متوسط ​​هر ۲۵ سال یک مرتبه رخ داده اند.
دانشمندان پیشبینی می کنند که چرخه فعالیت کنونی خورشید منجر به اوج گرفتن طوفان های خورشیدی در سال ۲۰۲۵ خواهد شد.

طوفان خورشیدی چیست؟
طوفان های خورشیدی زمانی رخ می دهند که خورشید، فوران های بزرگ جرم و انرژی را به شکل شراره های خورشیدی و خروج جرم از تاج خورشیدی منتشر می کند. این پدیده ها جریانی از بارهای الکتریکی و میدان های مغناطیسی را با سرعتی حدود سه میلیون مایل در ساعت به سمت زمین می فرستند.
طوفان خورشیدی که فوران جرم و انرژی از خورشید به سمت زمین است، امکان دارد به یکی از موارد “شراره خورشیدی”، “خروج جرم از تاج خورشیدی” و “طوفان ژئومغناطیسی” اشاره داشته باشد.

شراره خورشیدی از انفجار بزرگ در اتمسفر خورشید به وجود می آید و سبب آزاد شدن انرژی در حد ۶ ضرب در ۱۰ به توان ۲۵ ژول می شود که در حدود یک ششم انرژی خروجی از سطح خورشید در هر دقیقه است. این پدیده در سایر ستارگان هم دیده می شود که به آنها هم شراره ستاره ای گفته می شود.
یک خروج جرم از تاج خورشیدی(coronal mass ejection) یا به صورت مخفف “CME” یک فوران پر جرم از باد خورشیدی و افزایش میدان های مغناطیسی است که تاج خورشید بیرون می آید و در فضا منتشر می شود. خروج جرم از تاج خورشیدی معمولاً با دیگر پدیده های خورشیدی مانند شراره خورشیدی همراه می باشد.
طوفان ژئومغناطیسی(Geomagnetic Storm) یک اختلال موقتی مگنتوسفر زمین است که از لرزش موج باد خورشیدی یا ابر میدان مغناطیسی است که با میدان مغناطیسی زمین تعامل دارد.
ابرهای گاز داغی که در فوران های تاج خورشیدی از خورشید خارج می شوند، طوفانی از ذرات یونیزه پرانرژی را می سازند که می تواند ماهواره ها را بسوزاند، شبکه های انتقال برق و مخابرات را با اختلال روبرو کند و فضانوردان را به کام مرگ بفرستد. پیشبینی این طوفان ها کار آسانی نیست، چونکه هر فورانی در تاج خورشیدی به وقوع طوفان ذرات منجر نمی گردد. ستاره شناسان حدس می زنند چاشنی وقوع این طوفان، جهت گیری میدان مغناطیسی ابر فوران یافته باشد.
تحقیقات جدید می گوید ۱.۶ تا ۱۲ درصد احتمال وجود دارد که یک طوفان خورشیدی با قدرت کافی برای ایجاد اختلالی فاجعه بار در زمین در دهه آینده رخ دهد و این طوفان علاوه بر ایجاد خسارات قابل توجه به زیرساخت های اینترنت، می تواند بر شبکه های برق سراسر دنیا هم تاثیر بگذارد.

آیا زمین تاکنون با طوفان خورشیدی روبرو شده است؟
هم اکنون اطلاعات بسیار کمی در مورد طوفان های خورشیدی در دسترس می باشد و تنها سه طوفان بزرگ تا به امروز ثبت شده که آخرین آن در سال ۲۰۱۲ بوده است. زمین تابحال از این طوفان ها تقریبا بدون هیچ صدمه ای قسر در رفته است.
زمین از یک طوفان خورشیدی خطرناک در سال ۲۰۱۲ نجات یافت، هنگامی که یک خروج جرم از تاج خورشیدی(CME) از سطح خورشید فوران کرد، اما خوشبختانه سیاره ما را تحت تأثیر قرار نداد و به سمت دیگری رفت.
شدیدترین طوفان خورشیدی معروف به “رویداد کارینگتون” در سپتامبر سال ۱۸۵۹ توسط دو اخترشناس به نامهای “ریچارد سی. کارینگتون” و “ریچارد هاجسون” ثبت شده است. این طوفان چنان اختلال ژئومغناطیسی شدیدی روی زمین ایجاد کرد که سیم های تلگراف شعله ور شدند و به بلااستفاده شدن قطب نماها در سراسر دنیا منجر گردید و در یک اتفاق نادر، شفق قطبی که همانطور که از نامش پیداست در قطب های زمین رخ می دهد، در کلمبیا که در نزدیکی خط استوا قرار دارد، دیده شد!
اگر چنین انفجار کیهانی امروز اتفاق بیفتد، به شبکه های برق ما به حدی صدمه می رساند که خاموشی در سراسر دنیا رخ می دهد.
تقریباً هر یک قرن، این باد خورشیدی به یک طوفان خورشیدی تمام عیار تبدیل می شود که می تواند به منظور زندگی مدرن ما فاجعه بار باشد.
تاثیر اقتصادی اختلال اینترنت برای یک روز تنها در ایالات متحده بیشتر از هفت میلیارد دلار تخمین زده می شود. ازاین رو اگر شبکه اینترنت برای روزها یا حتی ماه ها غیرفعال شود چه می شود؟
وقتی طوفان بزرگ خورشیدی بعدی از خورشید راهی شود، مردم روی زمین حدود ۱۳ ساعت فرصت دارند تا خویش را برای ورود آن آماده کنند. بیایید امیدوار باشیم وقتی که این طوفان به ناچار فرا می رسد، از این زمان حداکثر استفاده را ببریم.

مرکز پیشبینی آب و هوای فضایی در «اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا»(NOAA) در سال ۲۰۲۳ گزارش داد که یک شراره خورشیدی بعنوان یک طوفان خورشیدی در کلاس X فوران کرد و باعث قطعی موقت اما قوی رادیویی در قسمتهایی از آمریکای جنوبی، آمریکای مرکزی و اقیانوس آرام شد. شراره های کلاس X قوی ترین انواع طوفان های خورشیدی هستند.
شراره های خورشیدی در سطوح مختلف انرژی منتشر می شوند. ضعیف ترین شراره ها که بعنوان طوفان های نوع A، B یا C طبقه بندی می شوند، معمولاً جزئی هستند. شعله های قوی تر نوع M می توانند ذرات بارور را به زمین پرتاب کنند که نمایش نور را به دنبال دارد.
این طوفان ها، ارسال سیگنال های GPS را دشوار می کنند و می توانند موقعیت یابی را تا چند متر از بین ببرند. برای خیلی از صنایع همچون هوایی، دریایی، رباتیک، حمل و نقل، کشاورزی و نظامی، خطاهای موقعیت یابی چند متری GPS به آسانی قابل تحمل نیستند. سیستم های رانندگی خودران هم به موقعیت یابی دقیق نیاز دارند. بخصوص ماهواره ها برای عملکرد بهتر دنیای مدرن بسیار مهم هستند و محافظت از آنها در مقابل طوفان ها یک حوزه مهم تحقیقاتی است.
بعضی از این خطرات را میتوان با حفاظت از وسایل الکترونیکی در مقابل طوفان ها یا توسعه موادی که در مقابل طوفان مقاوم تر هستند، به حداقل رساند، اما در مقابل یک طوفان خورشیدی قوی، تنها میتوان محافظت بسیار زیادی ایجاد کرد و از وقوع آن گریزی نیست.
توانایی پیشبینی دقیق طوفان ها تا اندازه معینی می تواند حفاظت پیشگیرانه از ماهواره ها و سایر دارایی ها را با خاموش کردن تجهیزات الکترونیکی حساس یا تغییر جهت ماهواره ها برای محافظت بهتر ممکن سازد. در هر حال، باآنکه مدل سازی و پیشبینی طوفان های خورشیدی به صورت قابل توجهی در چند سال قبل بهبود یافته است اما خیلی از پیشبینی ها هم امکان دارد اشتباه باشند.
این در شرایطی است که به قول پژوهشگران، ترموسفر یا همان گرم سپهر زمین – چهارمین لایه تشکیل دهنده جو زمین- آمپر چسبانده است! چون که بعد از بمباران شدن های مختلف توسط طوفان های خورشیدی به بالاترین درجه حرارت در ۲۰ سال قبل رسیده است. این افزایش دما توسط سه طوفان ژئومغناطیسی در ژانویه و فوریه بوجود آمده است.

کمک درختان به پیشبینی طوفان های خورشیدی
جالب اینجاست که گروهی از پژوهشگران دانشگاه کوئینزلند(UQ) می گویند که داده های حلقه های درختان می توانند به ما در پیشبینی احتمال وقوع رویداد بعدی طوفان خورشیدی کمک کنند.
دانشمندان می گویند، هر بار که یک طوفان خورشیدی رخ می دهد، غلظت رادیوایزوتوپ C-۱۴(ایزوتوپ کربن-۱۴) در محیط افزایش خواهد یافت و مازاد C-۱۴ از آب، هوا و موجودات زنده همچون گیاهان و حیوانات عبور می کند.
در حالیکه ایزوتوپ C-۱۴ از یک شراره خورشیدی که از یک درخت عبور می کند، فیلتر می شود و آثار خویش را بر روی حلقه های تنه درخت بر جای می گذارد. ازاین رو حلقه های تنه درخت بعنوان یک ضبط کننده سابقه از این رویداد عمل می کند.

منبع:

دسته‌ها