Meteo spaziale, perturbazioni del vento solare e raffiche radio

Solare il vento, il flusso di particelle elettricamente cariche provenienti dallo strato atmosferico esterno della corona del Sole, rappresenta una minaccia per le forme di vita e la moderna società umana basata sulla tecnologia elettrica. Il campo magnetico terrestre fornisce protezione contro gli arrivi solare vento deviandoli via. Drastico solare eventi come l'espulsione di massa di plasma elettricamente carico dalla corona del Sole creano disturbi nel solare vento. Pertanto, studio dei disturbi nelle condizioni di solare vento (chiamato lo spazio meteo) è un imperativo. Eiezione di massa coronale (CME), chiamata anche 'solare temporali" o "spazio tempeste' è associato a solare radio scoppia. Studio di solare i lampi radio negli osservatori radio possono dare un’idea delle CME e delle condizioni del vento solare. Il primo studio statistico (pubblicato di recente) su 446 lampi radio di tipo IV registrati osservati nell'ultimo ciclo solare 24 (ogni ciclo si riferisce al cambiamento nel campo magnetico del Sole ogni 11 anni), ha rilevato che la maggior parte dei lampi radio di tipo IV a lunga durata Solare Le esplosioni sono state accompagnate da espulsione di massa coronale (CME) e disturbi nelle condizioni del vento solare. 

Proprio come il tempo sulla Terra è influenzato dai disturbi del vento, spazio tempo' è influenzato dai disturbi del 'vento solare'. Ma la somiglianza finisce qui. A differenza del vento sulla Terra che è fatto di aria composta da gas atmosferici come azoto, ossigeno, ecc., il vento solare è costituito da plasma surriscaldato composto da particelle elettricamente cariche come elettroni, protoni, particelle alfa (ioni di elio) e ioni pesanti che emanano continuamente dal l'atmosfera del sole in tutte le direzioni, inclusa quella della Terra.   

Il sole è la principale fonte di energia per la vita sulla Terra, quindi rispettato in molte culture come donatore di vita. Ma c'è anche l'altro lato. Il vento solare, il flusso continuo di particelle caricate elettricamente (cioè plasma) provenienti dall'atmosfera solare, rappresenta una minaccia per la vita sulla Terra. Grazie al campo magnetico terrestre che devia la maggior parte del vento solare ionizzante lontano (dalla Terra) e all'atmosfera terrestre che assorbe la maggior parte della radiazione rimanente fornendo così protezione dalle radiazioni ionizzanti. Ma c’è di più: oltre alla minaccia per le forme di vita biologica, il vento solare rappresenta anche una minaccia per la società moderna guidata dall’elettricità e dalla tecnologia. I sistemi elettronici e informatici, le reti elettriche, gli oleodotti e i gasdotti, le telecomunicazioni, le comunicazioni radio comprese le reti di telefonia mobile, il GPS, spazio missioni e programmi, comunicazioni satellitari, Internet ecc. – tutti questi possono potenzialmente essere interrotti e bloccati dai disturbi del vento solare¹. Particolarmente a rischio sono gli astronauti e le navicelle spaziali. Ci sono stati diversi casi di questo in passato, ad esempio marzo 1989 "Quebec Blackout"' in Canada a causa di una massiccia eruzione solare aveva gravemente danneggiato la rete elettrica. Anche alcuni satelliti avevano subito danni. Pertanto, l'imperativo di tenere d'occhio le condizioni del vento solare nelle vicinanze della Terra – come le sue caratteristiche come velocità e densità, campo magnetico forza e orientamento e livelli di particelle energetiche (cioè, spazio meteorologico) avrà un impatto sulle forme di vita e sulla società umana moderna.  

Come le "previsioni del tempo", può "spazio si può prevedere anche il tempo? Cosa determina il vento solare e le sue condizioni in prossimità della Terra? Possono verificarsi cambiamenti seri in spazio conoscere in anticipo le condizioni meteorologiche per intraprendere azioni preventive per ridurre al minimo l’impatto dannoso sulla Terra? E perché si forma il vento solare?   

Il sole è una palla di gas caldo caricato elettricamente e quindi non ha una superficie definita. Lo strato di fotosfera viene trattato come superficie del sole perché questo è ciò che possiamo osservare con la luce. Gli strati sotto la fotosfera verso l'interno verso il nucleo sono opachi per noi. L'atmosfera solare è costituita da strati sopra la superficie della fotosfera del sole. È l'alone gassoso trasparente che circonda il Sole. Vista meglio dalla Terra durante l'eclissi solare totale, l'atmosfera solare ha quattro strati: cromosfera, regione di transizione solare, corona ed eliosfera.  

Il vento solare si forma nella corona, il secondo strato (dall'esterno) dell'atmosfera solare. La corona è uno strato di plasma molto caldo. Mentre la temperatura della superficie del Sole è di circa 6000 K, la temperatura media della corona è di circa 1-2 milioni di K. Chiamato "paradosso del riscaldamento coronale", il meccanismo e i processi di riscaldamento della corona e di accelerazione del vento solare sono molto elevati. alta velocità ed espansione in interplanetario spazio non è ancora ben compreso, ² anche se in un recente articolo, i ricercatori hanno cercato di risolvere questo problema tramite i fotoni di origine dell'assone (l'ipotetica particella elementare della materia oscura) ³.  

Occasionalmente, enormi quantità di plasma caldo vengono espulse dalla corona nello strato più esterno dell'atmosfera solare (eliosfera). Chiamate Coronal Mass Ejections (CME), le espulsioni di massa di plasma dalla corona generano grandi disturbi nella temperatura, velocità, densità e intensità del vento solare. interplanetario campo magnetico. Questi creano forti tempeste magnetiche nel campo geomagnetico della Terra ⁴. L'eruzione del plasma dalla corona comporta l'accelerazione degli elettroni e l'accelerazione delle particelle cariche genera onde radio. Di conseguenza, le Espulsioni di Massa Coronale (CME) sono anche associate a raffiche di segnali radio dal Sole ⁵. Perciò, spazio gli studi meteorologici implicherebbero lo studio dei tempi e dell'intensità delle espulsioni di massa di plasma dalla corona in concomitanza con i lampi solari associati che sono un lampo radio di tipo IV di lunga durata (maggiore di 10 minuti).    

In passato è stato studiato il verificarsi di esplosioni radio nei cicli solari precedenti (il ciclo periodico del campo magnetico del Sole ogni 11 anni) in relazione alle espulsioni di massa coronale (CME).  

Un recente studio statistico a lungo termine di Anshu Kumari et al. dell’Università di Helsinki sui lampi radio osservati nel ciclo solare 24, fa ulteriore luce sull’associazione dei lampi radio di lunga durata e frequenza più ampia (chiamati lampi di tipo IV) con le CME. Il team ha scoperto che circa l’81% delle esplosioni di tipo IV sono state seguite da espulsioni di massa coronale (CME). Circa il 19% dei burst di tipo IV non sono stati accompagnati da CME. Inoltre, solo il 2.2% delle CME sono accompagnate da lampi radio di tipo IV ⁶.  

Comprendere la tempistica dei burst di lunga durata di tipo IV e delle CME in modo incrementale aiuterà nella progettazione e nella tempistica degli eventi in corso e futuri. spazio programmi di conseguenza, in modo da ridurre l’impatto di questi su tali missioni e, in definitiva, sulle forme di vita e sulla civiltà sulla Terra. 

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DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2102111 

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Riferimenti:    

1. Bianco SM., nd. La radio solare esplode e lo spazio Tempo atmosferico. Università del Maryland. Disponibile on-line su https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Consultato il 29 gennaio 2021. 

2. Aschwanden MJ et al 2007. Il paradosso del riscaldamento coronale. The Astrophysical Journal, Volume 659, Number 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. Soluzione del problema del riscaldamento coronale mediante fotoni di origine assionica. Fisica dell'Universo Oscuro Volume 31, gennaio 2021, 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. Espulsioni di massa coronale e disturbi nei parametri del plasma del vento solare in relazione alle tempeste geomagnetiche. Journal of Physics: Conference Series 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N., 2011. Espulsioni di massa coronale ed emissioni radio solari. CDAW Data Center NASA. Disponibile online su https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Consultato il 29 gennaio 2021.  

6. Kumari A., Morosan DE. e Kilpua EKJ., 2021. Sul verificarsi di esplosioni radio solari di tipo IV nel ciclo solare 24 e sulla loro associazione con espulsioni di massa coronale. Pubblicato l'11 gennaio 2021. The Astrophysical Journal, Volume 906, Number 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

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