لماذا يكون أبناء الأرض آمنين عندما تضرب العواصف الشمسية الضخمة كوكبنا؟

من وقت لآخر تشرق الشمس المليارات طن من المادة الشمسية، تسافر ملايين الأميال في الساعة، مباشرة نحو الأرض.

ومع ذلك فإن البشر والحياة على السطح لا يتضررون جسديًا من الإشعاع الفضائي المكثف. لهذا السبب، عندما حدث أقوى اصطدام شمسي منذ أكثر من 20 عامًا، ربما لم تكن على علم بذلك بكل سرور – باستثناء عرض الضوء الجوي الناتج، حيث ظهر الشفق القطبي المتوهج الرائع في أماكن غير عادية.

ليست كل العوالم، مثل القمر والمريخ، تتمتع بمثل هذه الحماية. ومع ذلك، تتمتع الأرض بمجال مغناطيسي قوي وغلاف جوي قوي، مما يبعد الجزيئات الكونية الخطيرة عن جسدنا الهش.

وقال بينيت ماروكا، الأستاذ المساعد في الفيزياء وعلم الفلك بجامعة ديلاوير والذي يقوم بإجراء أبحاث حول الشمس، لموقع Mashable: “بدون هؤلاء سنكون في مشكلة حقيقية”.

ربما تم حذف التغريدة

المجال المغناطيسي الواقي للأرض

على بعد حوالي 1800 ميل، تقع تحت قدميك كرة معدنية عملاقة شديدة السخونة.

يتكون قلب الأرض إلى حد كبير من الحديد المنصهر والنيكل، وهو سائل مثالي لتوصيل الكهرباء. أثناء دورانه حوله، يعمل بشكل مشابه للمولد الكهربائي، حيث يولد تيارات كهربائية تنتج بشكل طبيعي مجالًا مغناطيسيًا كبيرًا. وكما يوضح الرسم أدناه، فإن المجال المغناطيسي يخرج من القطبين، مما يؤدي إلى احتجاز الطاقة الشمسية الضارة على مسافة آمنة (وفي بعض الحالات يؤدي إلى انحراف هذه الجزيئات الشمسية النشطة).

في نهاية المطاف، تصطدم العديد من الجسيمات بالغلاف الجوي للأرض، متتبعة الخطوط المغناطيسية إلى القطبين حيث تودع الطاقة وتنتج إشعاعًا جويًا رائعًا (يسمى شعبيًا الأضواء الشمالية في نصف الكرة الشمالي).

كانت العوامل المسببة للأضواء الأخيرة هي “الانبعاثات الكتلية الإكليلية” أو CMEs من الشمس. وهي عبارة عن كتل كبيرة من الغاز الساخن (البلازما)، وهي في الأساس قطعة من الشمس، تُقذف إلى الفضاء. وعندما تصطدم بالأرض، فإنها يمكن أن تخلق “عواصف مغناطيسية أرضية” قوية، وهي عبارة عن اضطرابات في المجال المغناطيسي للأرض نتيجة لهذه الصدمات الشمسية.

“أثارت الانبعاثات الكتلية الإكليلية المتعددة من الشمس عاصفة مغنطيسية أرضية شديدة حول الأرض الأسبوع الماضي [May 11]وأوضحت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، “أنها خلقت شفقًا مذهلًا، حتى في الأماكن التي نادرًا ما تُرى فيها الأضواء الشمالية”. وأضافت: “أبلغ نصف الكرة الجنوبي أيضًا عن شفق ملحوظ من العاصفة”.

الغلاف الجوي الواقي للأرض

كما يحمينا الغلاف الجوي العلوي لكوكبنا من النشاط الشمسي الضار، وليس فقط الانبعاثات الكتلية الإكليلية، ولكن أيضًا الرياح الشمسية المستمرة والتوهجات الشمسية (انفجارات الضوء من سطح الشمس).

وأكد ماروكا: “إنها سترة كيفلر كوكبية”.

فوق سحبنا وطقسنا بكثير، يمتص كل من الغلاف الأيوني والغلاف الحراري (يتراوح ارتفاعهما معًا من 50 إلى 400 ميل) الجسيمات المشحونة والإشعاعات الضارة، مثل الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية.

“نحن محميون جيدًا بالأنظمة الطبيعية هنا.”

وقال أندرو لايدن، رئيس قسم الفيزياء وعلم الفلك في جامعة بولينج جرين ستيت، لموقع ماشابل: “نحن محميون جيدًا بالأنظمة الطبيعية هنا”.

وبطبيعة الحال، فإن رواد الفضاء على محطة الفضاء الدولية (وفي السنوات المقبلة على القمر أو المريخ) لا يتمتعون بالحماية بواسطة هذه الحواجز الطبيعية؛ ومن هنا جاء التدريع الإضافي على المحطة. من المحتمل أن يتعرض عمال الخطوط الجوية، الذين يعملون على ارتفاعات أعلى، لبعض مخاطر التعرض أيضًا، على الرغم من أن هذا مجال بحث مستمر.

المخاطر التي تهدد التكنولوجيا لدينا

الانفجارات الشديدة من الشمس، التي تقع على بعد 93 مليون ميل، لا يمكن أن تؤذينا جسديًا. لكن أنظمتنا الكهربائية وأنظمة الاتصالات معرضة للخطر. وقال ماروكا: “إن أنظمتنا البيولوجية ليست في خطر، بل التكنولوجيا التي لدينا”.

خلال العواصف الشمسية في مايو 2024، توقفت العديد من الجرارات الزراعية، التي تعتمد على أنظمة التوجيه عبر الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، عن العمل. وفي عام 2003، قامت شركات الطيران بإعادة توجيه رحلاتها الجوية، بتكلفة كبيرة، لتجنب انقطاع الاتصالات. في عام 1989، تسببت عاصفة شمسية شديدة في مقتل أ 10 ملايين دولار محول في محطة سالم للطاقة النووية في نيوجيرسي. نفس الشيء أدى إلى انقطاع التيار الكهربائي عن الملايين في كيبيك، كندا. ضربت المجال المغناطيسي للأرض، وبعد ذلك، كتب عالم الفلك في ناسا ستين أودينوالد، “بعد الساعة 2:44 صباحًا يوم 13 مارس، وجدت التيارات ضعفًا في شبكة الطاقة الكهربائية في كيبيك. وفي أقل من دقيقتين، تعطلت شبكة الكهرباء بأكملها في كيبيك. وانقطعت الكهرباء خلال فترة انقطاع التيار الكهربائي التي استمرت 12 ساعة، ووجد ملايين الأشخاص أنفسهم فجأة في مباني المكاتب المظلمة وأنفاق المشاة تحت الأرض، وفي المصاعد المتوقفة.

تم تصوير قذف كتلي إكليلي في 27 فبراير 2000.
الائتمان: سوهو وكالة الفضاء الأوروبية / ناسا

وحتى العواصف الشمسية الأكبر حجما لا مفر منها.

أكبر حلقة من هذا القبيل تمت ملاحظتها على الإطلاق كانت حدث كارينجتونفي عام 1859، أنتجت العواصف الشمسية شفقًا ساطعًا للغاية، لدرجة أنها أيقظت عمال مناجم الذهب في جبال روكي في الساعة الواحدة صباحًا، ويُقال إن الناس تمكنوا من قراءة الصحف على ضوء الغلاف الجوي الغريب.

إن مثل هذا الحدث اليوم – إذا لم يتم الاستعداد له بشكل صحيح – يمكن أن يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع ويضر بأقمار الاتصالات الصناعية. وقال لايدن “إذا حدث ذلك اليوم فإنه سيتسبب في أضرار جسيمة”. “لا أحد يعرف متى سيحدث هذا الحدث على مستوى كارينجتون مرة أخرى.” يقول تقرير صادر عن الأكاديميات الوطنية إنه تم تقديم تقدير يتراوح بين 1 تريليون دولار إلى 2 تريليون دولار خلال السنة الأولى وحدها للتكاليف الاجتماعية والاقتصادية لـ “سيناريو العواصف المغنطيسية الأرضية الشديدة” مع أوقات استرداد تتراوح من 4 إلى 10 سنوات.

وقال ماروكا “إنه رقم مذهل”.

ولحسن الحظ، لدينا خبراء في التنبؤ بالطقس الفضائي، مثل خبراء الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، الذين يمكنهم تقديم تحذير من انفجار قادم من الجسيمات المشحونة والإشعاعات. على سبيل المثال، يمكن لمرافق الطاقة أن تغلق شبكات الكهرباء مؤقتا لتجنب تعرض البنية التحتية لأضرار دائمة.

أنها مسألة وقت فقط. وقال لايدن: “إن الاستثمار في التنبؤ بالطقس الفضائي أمر جيد”.