Güneş fırtınalarının güneşten ayrılmadan önce tahmin edilmesi

Dev güneş fırtınaları Dünya’ya çarptığında, Dünya atmosferinin yükseklerinde güzel aurora görüntüleri tetikler. Ancak bu güneş aktivitesinin karanlık bir tarafı da var. Başlattığı “uzay havası” aynı zamanda teknolojimizi de tehdit ediyor. Hasar potansiyeli, bu fırtınaların gezegenimizin manyetosferini ne zaman etkileyeceği konusunda son derece doğru tahminlere ihtiyaç duymamızın nedenidir.

Bunu anlamak için İngiltere’deki bilim insanları kaynağa gittiler: Bu fırtınaların patladığı güneşteki belirli yerler. Bu patlamalara koronal kütle atımları (CME’ler) denir. Bunlar güneşten gelen manyetik olarak yüklü parçacıkların ve gazların büyük patlamalarıdır. Uzayda seyahat ederler ve gezegenler de dahil olmak üzere yollarına çıkan her şeye çarparlar.

Yüklü parçacıklardan oluşan bu bulut manyetik alanımıza çarptığında, bir olaylar zinciri başlatır. Elbette, gökyüzünde dans eden kuzey ve güney ışıkları gibi güzel aurora görüntüleri yaratır. Ancak, aynı zamanda yörüngedeki uydulara çarpabilir ve bunlara, uçaklar, tekneler ve trenler için tüm telekomünikasyon ve navigasyon sistemlerimiz de dahil olmak üzere zarar verebilirler.

Yörüngedeki uzay istasyonlarındaki astronotlar için tehlike daha da büyüktür. Bunun nedeni radyasyonun insan hayatı için sürekli bir tehdit olmasıdır. Dünya’da bu fırtınalar elektrik şebekelerine zarar verebilecek devasa dolaşan elektrik akımlarına neden olabilir. Teknolojiye verilen zarar gezegenin her yerine yayılır.

Bu yüzden uydu operatörleri ve diğerleri, bir CME tarafından tetiklenen bir uzay hava olayının bize ne zaman çarpacağına dair daha doğru tahminler isterler. Bunu anlamak için güneş fizikçileri güneşe ve CME’lere neden olan olaylar dizisine geri bakmak zorundadır.

Güneşin aktif bölgelerinin incelenmesi

CME’ler güneşteki aktif bölgelerden yayılır. Bunlar çok güçlü manyetik alanlara sahip yerlerdir. Manyetik alan çizgileri bükülen ve sonunda kırılan halkalar oluşturur. Bu olduğunda, büyük bir madde patlaması olur – CME. Genellikle, güneşten saniyede 100 km ile saniyede 3.000 km arasında herhangi bir yerde dışarı doğru hareket ederler. Bu büyük belirsizlik, güneş bulutunun Dünya’ya ne zaman çarpacağını tahmin etmeyi zorlaştırır.

Aberystwyth Üniversitesi güneş fiziği uzmanı Harshita Ghandhi liderliğindeki bilim ekipleri, manyetik alanın dengesiz hale geldiği güneş üzerindeki yüksekliğe odaklandı. Buna “kritik yükseklik” adını veriyorlar ve bu, bilim insanlarının koronal kütle atımının hızını ve varış zamanını tahmin etmelerine yardımcı olabilir.

“Manyetik alanın gücünün yükseklikle nasıl azaldığını ölçerek, bu kritik yüksekliği belirleyebiliriz,” dedi Gandhi. “Bu veriler daha sonra, sadece iki boyutta değil, üç boyutta CME’lerin gerçek hızını izlemek için kullanılan geometrik bir modelle birlikte kullanılabilir, bu da hassas tahminler için olmazsa olmazdır.”

Ekip, CME’nin başladığı sıradaki kritik yüksekliği ile dışarı doğru hareket ederkenki gerçek hızı arasında çok güçlü bir ilişki buldu. “Bu içgörü, CME’nin hızını ve dolayısıyla Dünya’ya varış zamanını, CME tamamen patlamadan önce bile tahmin etmemizi sağlıyor,” dedi Ghandhi.

CME’nin gerçek hızını daha yüksek bir doğruluk derecesinde bilmek, güneş fizikçilerinin Dünya’ya ne zaman çarpacağını tahmin etmelerine olanak tanıyacaktır. Bu da uydu operatörlerinin, şebeke sahiplerinin, uzay ajanslarının ve diğerlerinin eyleme hazırlanmalarına ve varlıklarını korumalarına olanak tanıyacaktır.

Gandhi, “Tahminlerimizde kritik yüksekliği anlamak ve kullanmak, gelen CME’ler konusunda uyarıda bulunma yeteneğimizi geliştiriyor ve modern hayatımızın bağlı olduğu teknolojiyi korumaya yardımcı oluyor” dedi.

Güneş fırtınaları ve neden oldukları hasar

Güneşimiz diğerlerinden daha “patlamalı” olduğu dönemlerden geçer. En güçlü güneş fırtınalarından bazıları, güneşin 11 yıllık güneş lekesi döngüsünün solar maksimum kısmında meydana gelir. Bu, başka zamanlarda meydana gelmedikleri anlamına gelmez.

Ancak bunlar gerçekleştiğinde çok fazla hasara yol açabilirler.

Ünlü fırtınalardan biri 13 Mart 1989’da meydana geldi. 10 Mart ve 12 Mart’ta güneşten kalkan iki CME’nin birleşimiydi. Aynı zamanda aurora gösterilerini tetikledikleri sırada Dünya atmosferinin alçaklarında akımlar oluşturdular.

O zamanlar, elektrik şebekeleri bu tür olaylara karşı “sertleştirilmemişti”. Sonuç olarak, Hydro-Quebec elektrik şebekesi kapandı ve muazzam hasar gördü. Doğu Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri’nin bazı bölgelerinde elektrik günlerce kesikti.

2003’te Cadılar Bayramı civarında bir başka büyük fırtına daha yaşandı. Uydu sistemlerini etkiledi, iletişimleri kesti, bazı güç sistemleri kapandı ve dünyanın dört bir yanındaki insanlar göz kamaştırıcı bir aurora gösterisi gördü. Uzayda, SOHO güneş uydusu kısa bir süreliğine kapandı. ISS’deki astronotlar istasyonda güvenli bir yere sığınmak zorunda kaldı.

Bugün, artan güneş aktivitesinin bir başka döngüsündeyiz. 2024 Mayıs’ında zaten güçlü fırtınalar gördük ve daha fazlası kesinlikle olacak. Şimdiye kadar çok fazla hasara yol açmadılar ve bize bazı güzel aurora gösterileri verdiler. Neyse ki, bu güneş fırtınaları üzerine yapılan ileri düzey araştırmalar, teknoloji operatörlerinin ve uzay ajanslarının sistemlerini “güçlendirmelerine” yardımcı oldu.

Ancak, varlıklarını korumak için yapabilecekleri çok şey var. Bir CME’nin gezegenimizi ne zaman etkileyeceği konusunda oldukça doğru gelişmiş tahminlere sahip olmak büyük bir adımdır. En azından, bu operatörler uyduları yeniden konumlandırabilecek, elektrik şebekelerini ve diğer iletişim teknolojilerini güçlendirebilecek ve uzaydaki astronotlara önceden uyarı verebilecekler.

Gelecek yıllarda, insanlar Ay’a gittiğinde veya Mars’a doğru yola çıktığında, bu tür tahminler onların da güvende kalmasına yardımcı olacak.