Uzay çağının "hava tahmini" - uzay hava durumu nasıl rapor edilir?
Hava durumu tahmini, herkesin bildiği gibi, günün giyinme düzenlemelerini ve seyahat planlarını hazırlamak için pek çok kişi dışarı çıkmadan önce her gün hava tahminini açabilir. Ancak, "uzay havası" ndan nadiren bahsedilir. Şu anda biraz kafanız karıştı: engin evrende hava da olacak mı? Dünyayı etkileyecek mi? Nasıl tahmin edilir?
Uzay hava olaylarının kaynağı: güneş
Güneş, tüm uzay hava olaylarının kaynağı ve uzay hava olaylarının asıl itici gücüdür. Güneş, yıldız ailesinin orta yaşlı bir amcasıdır ve çok huysuzdur ve her fırsatta çok fazla enerji açığa çıkaracaktır. Güneş kabaca yedi kısma ayrılabilir: çekirdek alan, radyasyon alanı, konveksiyon alanı, fotosfer, kromosfer, geçiş alanı ve korona.
Çekirdek alan, güneşin yarıçapının 1 / 5'i ila 1 / 4'ünü kaplar. Bu, nükleer füzyonun gerçekleştiği alandır ve aynı zamanda güneşin huysuz olmasına neden olan alandır. Güneş enerjisinin% 99'u burada üretildiği için, 15 milyon santigrat dereceye kadar yüksek sıcaklıklar güneşin iç kısmını oluşturur Hidrojen helyuma dönüştürülür ve az miktarda helyum karbon, nitrojen ve oksijen gibi ağır elementlere dönüştürülerek büyük miktarda enerji açığa çıkar. Çekirdek alanın dışından güneş yarıçapının% 70'i güneş radyasyonu alanıdır ve bu alanda termal radyasyon ana enerji iletim yöntemidir. Yüzeye daha da uzayan güneşin konvektif bölgesidir.Bu bölgenin sıcaklığı ve yoğunluğu radyan bölgeninkinden daha düşüktür, bu nedenle içeriden dışarıya enerji akışı radyasyon iletimi ile tamamlanamaz.Tek seçim konveksiyondur. Güneşin çekirdeğinden açığa çıkan enerjiyi yüzeye aktarmanın yolu. Troposferin dışında, fotosfer, kromosfer, geçiş bölgesi ve korona dahil olmak üzere güneşin atmosferi bulunur.
Güneş çok sinirli olmasına rağmen, öfkesini oynama yolu (enerjiyi serbest bırakma yolu) çok basittir, yani manyetik alan içinde hareket eder. Troposferin dibinde güneşin manyetik alanı oluşturulduktan sonra, güçlü bir manyeto tüp oluşur. Bu manyetotüpler çok dengesizdir ve yukarı çıktıktan sonra birbiri ardına aktif alanlar oluştururlar.Bu aktif alanların aktif özellikleri arasında güneş lekeleri, spektral noktalar, koyu renkli çubuklar vb.
Güneş lekesi haritası, fotoğraftaki siyah kısım güneş lekesinin umbrası, gri kısım yarı gölge alanı ve sarı kısım pirinç tanesi dokusudur (fotoğraf nezaket / Maotça)
Patlamalar: işaret fişekleri ve koronal kitle püskürmeleri
Şiddetli uzay hava ortamı, çoğunlukla güneş lekesi grupları tarafından salınan enerjiden veya aktif bölgelerdeki karmaşık manyetik alanlardan kaynaklanan parlamalar ve koronal kütle fırlatmasından (CME) kaynaklanır.
Güneş patlamaları, güneş atmosferindeki en büyük enerji salınımı olgusudur ve patladıklarında, güneş atmosferi aniden yerel olarak parlar ve buna partikül emisyonu eşlik eder. Parlama patladıktan sonra, korona kısa sürede on milyonlarca santigrat dereceye kadar ısıtılır ve güneşin yumuşak X-ışınları büyük ölçüde artar.Yüksek enerjili elektronların siklotron ve bremsstrahlung radyasyonu da sırasıyla elektrik ve sert X-ışını patlamalarını uyaracak ve bu da insan uzay uçuşunu etkileyecektir. Ve uzay etkinlikleri.
Bu nedenle, işaret fişekleri tahmini ve parlama meydana geldiğinde üretilen çeşitli radyasyon türleri, uzay havası endişelerinin bir yönüdür. Uzay havası tahmininin önemli bir parçası olarak parlama tahmini, makine öğrenimi ile güneş fiziğini ve tahmin mekanizmalarının diğer disiplinlerini birleştirmek gibi otomatik tahminlere doğru gelişiyor.
SDO uydusu tarafından çekilen parlama patlaması (Fotoğrafın izniyle / Mao Tian)
Koronal kütle atımı (CME), güneş atmosferindeki en büyük hızlı ejeksiyon fenomendir ve güneş ile dünya arasındaki ilişkide anahtar rol oynar. 1014 1016g manyetik alan taşıyan malzemeyi kısa sürede su sıçratır gibi güneş-karasal boşluğa atacaktır. 14 Aralık 1971'de, ABD Deniz Laboratuvarı'nın OSO-7 uydusu ilk kez "koronal geçici olay" olarak bilinen koronal kütle fırlatmasını gözlemledi.
Koronal kütle atımının en önemli özelliği yeryüzüne olan etkinliği, yani dünyaya ulaşıp ulaşamayacağı ve manyetik fırtınalar oluşturabilecek bir manyetik alan taşıyıp taşıyamayacağıdır. Koronal bir kütle fırlatma Dünya'nın manyetosferine çarptığında, büyük bir jeomanyetik fırtına üretecek ve bu, elektrik şebekesi arızası ve uydu navigasyon arızası gibi insan teknolojisi sistemleri üzerinde çok sayıda olumsuz etkiye neden olacaktır. Bu nedenle, koronal kütle atımının yerini, hareket yönünü ve tahminde dünyaya ne zaman ulaşacağını doğru bir şekilde belirlemek çok önemlidir. Tıpkı bir kartopu savaşı sırasında olduğu gibi, başkalarının attığı kartopunun hangi yöne ve ne zaman bize çarpacağını tahmin etmemiz gerekiyor.
SOHO uydusu tarafından çekilen koronal kitle fırlatma (fotoğrafın izniyle / Mao Tian)
Sessiz dev: koronal delik ve manyetik fırtına
Koronal delikler, güneş korona bölgesinde elektromanyetik radyasyonun zayıf olduğu ve çevreleyen bölgelere göre çok daha düşük sıcaklık ve yoğunluğa sahip özel alanlardır.Bu alanlar güneşin korona katmanının bir parçası gibi görünmektedir (aşağıda gösterildiği gibi). Koronal deliğin alanı, güneşin açık manyetik alanından etkilenerek dünyanın jeomanyetik aktivitesini etkileyen yüksek hızlı bir güneş akımı püskürtür. Koronal deliğin jeomanyetizma üzerindeki etkisi, koronal deliğin alanıyla orantılıdır ve ekvatoru geçen koronal delik, ekvatoru geçmeyen koronal delikten daha güçlü bir jeomanyetik etkiye neden olur.
Güneş koronal deliği, siyah kısım koronal delik alanıdır (resim kaynağı / SDO web sitesi)
Koronal deliğin jeomanyetik aktivite üzerindeki etkisi, güneş rüzgarı ile gezegenler arası manyetik alan ve jeomanyetik alan arasındaki etkileşimle üretilir ve güneşin dönüşünü izleyen yaklaşık 27 günlük bir süre vardır. Bu nedenle, uzay hava durumunu tahmin etme sürecinde, koronal deliğin önceki döngüsünün etkisine başvurabilir ve ardından koronal deliğin jeomanyetik alan üzerindeki son etkisini tahmin etmek için koronal deliğin boyutunu ve konumunu birleştirebiliriz - jeomanyetik bir fırtınanın meydana gelip gelmeyeceği.
Jeomanyetik fırtına, temelde dünyanın etrafında güçlü akımların oluşumuyla işaretlenen şiddetli, küresel bir jeomanyetik bozulma olgusudur. Graham'ın 1722'deki ilk jeomanyetik fırtınayı gözlemlemesinden bu yana, jeomanyetik fırtınalar jeofizik camiasında hararetli bir tartışma konusu olmuştur ve aynı zamanda jeomanyetizma ve uzay fiziğindeki en zorlu konulardan biridir. Jeomanyetik fırtınaların spesifik fiziksel süreci hala çok net değildir.Genellikle jeomanyetik fırtınaların, gezegenler arası manyetik alanın güney bileşeninin ve dünyanın manyetik alanının manyetik olarak yeniden bağlanmasıyla tetiklendiğine ve güneş rüzgarındaki enerji ve parçacıkların manyetosfere enjekte edilmesine neden olduğuna inanılmaktadır.
Jeomanyetik fırtınalar, iletişim sistemleri, güç sistemleri, petrol boru hatları, uzay araçları, güdümlü güvercinler, vb. Üzerinde ciddi bir etkiye sahiptir. Aynı zamanda, jeomanyetik fırtınalar iyonosferik fırtınalara da neden olabilir ve bu da kısa dalga radyo iletişimini engelleyebilir; ayrıca elektrikli ve manyetik ekipmanın çalışmasını engelleyebilir. Bu nedenle, jeomanyetik fırtınaların araştırılması ve tahmini önemli pratik uygulama değerine sahiptir.
Güneş aktivitesi dünyaya büyük enerji ve madde attığında, dünyanın uzay ortamında feci değişikliklere neden olacak ve şiddetli uzay havası insan yaşamına büyük kayıplar getirecektir. İnsan uygarlığının hızla gelişmesiyle, bazı ülkeler yavaş yavaş aşırı uzay havasının tehlikelerini fark etmiş ve uzay hava durumu planlarını formüle etmeye başlamış ve uzay havası araştırmaları da gelişmeye devam etmiştir.
Gelecekte uzay hava durumu hizmetlerinin geliştirilmesinin ekonominin, toplumun ve ulusal güvenliğin ihtiyaçlarını kesinlikle karşılayacağına ve insanların uzayda çeşitli uzay etkinlikleri yürütmelerini tam olarak garanti edeceğine inanıyoruz. (Yazar / Ulusal Uzay Hava Durumu İzleme ve Uyarı Merkezi Wang Cong ve Han Dayang)
