Mis on päikese kiirguse torm?

Päikesekiirguse torm (tuntud ka kui päikeseprotoonide sündmus või SPE) leiab aset sageli pärast suuri purskeid Päikesel, kui prootonid alustavad liikumist uskumatult suurel kiirusel, mõnikord kiirusega kuni mitme 10 000 km/s. Need kiirgustormid suudavad ületada Päikese-Maa vahelise kauguse nii vähese ajaga kui 30 minutit ja kesta mitu päeva. Selles artiklis selgitame, mis on päikesekiirguse torm ja milliseid tagajärgi see meile avaldab.

S-skaala

NOAA kasutab viie tasemelist süsteemi, mida nimetatakse S-skaalaks, et näidata päikesekiirguse tormi raskust. See skaala on vahemikus S1 kuni S5, kusjuures S1 on madalaim tase ja S5 on kõrgeim tase. Igal S-tasemel on sellega seotud pfu (prootonvoo ühik) lävi. Näiteks: S1 päikesekiirguse tormi tase saavutatakse siis, kui 10 MeV pfu arv jõuab väärtuseni 10 geosünkroonsete satelliitkõrguste korral. Pange tähele, et see skaala on tegelikult logaritmiline. Mida see tähendab, et mõõdukas (S2) prootoni sündmus toimub siis, kui prootoni voog jõuab 100 pfu, mitte 20! Tugeva (S3) päikesekiirguse tormi jaoks on vaja pfu 1000. Me kasutame seda S-skaalat sageli veebisaidil, nii et on mõistlik sellega tutvuda. Saame määratleda järgmised päikesekiirguse tormiklassid:

S-skaala	Kirjeldus	Voolu lävi	Keskmine sagedus	Edasiarendatud Kompleksne Uurimissateliidi (ACE) päikesetuule andmete usaldusväärsus
S1	Väike	101	50 tsükli kohta	Andmed on usaldusväärsed
S2	Mõõdukas	102	25 tsükli kohta	Andmed võivad olla ebausaldusväärsed
S3	Tugev	103	10 tsükli kohta	Andmed on tõenäoliselt ebausaldusväärsed
S4	Suur	104	3 tsükli kohta	Andmed on tõenäoliselt ebausaldusväärsed
S5	Ekstreemne	105	Vähem kui 1 tsükli kohta	Andmed on tõenäoliselt ebausaldusväärsed

Ohtlik

Päikesekiirguse tormid pole Maal elavatele inimestele ohtlikud. Nende tormide eest kaitsevad meid Maa magnetväli ja Maa atmosfäär. Üks mõju, mida võime Maa peal tugevate päikesekiirguse tormide ajal kogeda, on suurem oht, et inimesed, kes lendavad polaarsetel lendudel, saavad tavalisest suurema kiirgusdoosi. Polaarsed lennud tuleb nende kiirgustormide tõttu mõnikord ümber suunata või tühistada. Teine efekt on see, et see võib põhjustada teatavaid suhtlemisprobleeme polaaralade kohal. Need prootonid on ka astronautide kiirgusoht, eriti nende sõidukite välise tegevuse (kosmose jalutuskäikude) ajal. Ka kosmoses olevad satelliidid on haavatavad: need prootonid halvendavad päikesepaneelide tõhusust, pardal olevad elektroonilised vooluahelad võivad tõrkeid tekitada ja prootonid tekitavad tähejälgimissüsteemides müra.

Arktilistel laiuskraadidel võib kõrgsageduslik (HF) raadioside muutuda problemaatiliseks või isegi võimatuks. Kiiresti liikuvad prootonid tungivad magnetosfääri ja suunatakse mööda magnetvälja jooni, läbides atmosfääri põhja- ja lõunapooluse lähedal. Need prootonid ioniseerivad D-kihti ja see protsess takistab kõrgsageduslike raadiolainete jõudmist palju kõrgematesse E-, F1- ja F2-kihtidesse, kus need raadiosignaalid tavaliselt murduvad ja põrkavad tagasi Maale. Selliseid raadiokatkestusi nimetatakse PCA-deks (Polar Cap Absorption) ja need võivad kesta päevi. Tulemuseks on see, et polaarliinidel pole kõrgsagedusliku raadioside kasutamine alati võimalik. Polaarse korpuse absorptsiooni (PCA) sündmuse raskuse hindamiseks saame kasutada S-skaalat.

S-skaala	Kirjeldus	Mõjud
S1	Väike	Väike mõju kõrgsageduslikule raadiosidele polaaralade kaudu.
S2	Mõõdukas	Sagedased mõjud kõrgsageduslikule raadiosidele läbi polaarpiirkondade ja satelliidioperatsioonide kaudu.
S3	Tugev	Polaarpiirkondade lagunenud kõrgsageduslik raadioside ja navigatsiooniasendi vead, satelliidiefektid pildisüsteemidele ja päikesepaneelide vooludele, oluline kiirgusoht sõidukitevälise aktiivsuse astronautidele (EVA) ja kõrge laiuskraadiga lennureisijatele.
S4	Suur	Kõrgsagedusliku raadioside katkestus polaarpiirkondade kaudu ja navigatsiooniasendi vead mitme päeva jooksul, satelliidiefektid halvendasid pildistamissüsteeme ja tekitasid mäluseadmete probleeme, suur kiirgusoht sõidukitevälise aktiivsusega astronautidele (EVA) ja kõrge laiuskraadiga lennureisijatele.
S5	Ekstreemne	Täielik kõrgsagedusliku raadioside puudumine polaarsetes piirkondades ja häired navigatsiooniseadmete töös kuni nende täieliku üles ütlemiseni, raadiohäired ja müra telepildi edastamisel kuni selle kaotamiseni, päikesepaneelide ja päikesepatareide efektiivsuse oluline langemine, pikaajaline side puudumine satelliitidega võib põhjustada kontrolli kaotamise satelliidi üle kuni selle kaotamiseni, kõrgendatud radiatsioonioht kosmonautidele kes asuvad avakosmoses ja transportlennukite meeskondadele ja reisijatele kes lendavad atmosfääri ülemistes kihtides.

Allolev pilt näitab teile head näidet, mis juhtub satelliitidega päikesekiirguse tormide ajal. Vasakult paremale näeme pilte kahest erinevast SOHO instrumendist. Vasakul pool näete, kuidas kujutised tavaliselt välja näevad, kui päikesekiirguse tormi pole. Paremal näete, mis juhtub tugeva S4 päikesekiirguse tormi ajal. Kaamera sensorisse jookseb nii palju prootoneid, et see põhjustab piltidele palju müra. Pildid on peaaegu kasutamiskõlbmatud.

Animated GIF (900kB)

Probleemid Edasiarendatud Kompleksne Uurimissateliidiga (ACE) päikesekiirguse tormide ajal

Võimalik, et päikesekiirguse tormi ajal muutuvad ACE (Advanced Composition Explorer) satelliidilt pärit andmed saastatuks ja registreerivad valed väärtused. Seda saab näha päikesetuule parameetritega, mis pärinevad instrumendilt SWEPAM. Päikesetuule kiirus muutub madalamaks, kui see tegelikult on, ja tihedus on väiksem kui 1 prooton ruutsentimeetri kohta. Planeetide vahelise magnetväljaga (IMF) seotud andmed jäävad päikesekiirguse tormi ajal usaldusväärseks. Need valed näidud võivad ilmneda siis, kui päikesekiirguse torm jõuab S2 tasemeni (mõõdukas päikesekiirguse torm) ja võivad sageli kesta kaua pärast koronaalse massi väljutamise saabumist, mis muudab koronaalse massi väljutamise saabumise tuvastamise palju raskemaks. Kosmosesõidukil DSCOVR, mis asendas ACE 2016. aastal, neid probleeme pole.

<< Mine eelmisele lehele