ΠΟΙΑ ΕΞΗΓΗΣΗ ΥΠΑΡΧΕΙ ΓΙΑ ΤΙΣ ΓΕΩΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ ΚΑΙ ΤΟΝ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟ ΚΑΙΡΟ;

ΠΟΙΑ ΕΞΗΓΗΣΗ ΥΠΑΡΧΕΙ ΓΙΑ ΤΙΣ ΓΕΩΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ ΚΑΙ ΤΟΝ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟ ΚΑΙΡΟ;

Οι περισσότεροι ξέρουν ότι υπάρχει ο ηλιακός άνεμος, ένας ποταμός ύλης που ξεχύνεται αδιάκοπα από τον Ήλιο, παρασύροντας μαζί του και το μαγνητικό πεδίο του ήλιου. Η ύλη αυτή είναι ηλιακό πλάσμα, δηλαδή ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια: πυρήνες υδρογόνου ως επί το πλείστον, ιόντα ηλίου, αλλά και άλλων στοιχείων σε μικρότερη αναλογία.

Αλλά η ταχύτητα του ηλιακού ανέμου αυξομειώνεται, όπως συμβαίνει και με τους ανέμους στη Γη. Οι διαταραχές του καιρού στο διάστημα σχετίζονται με την ταχύτητα του ηλιακού ανέμου, αλλά και με τη μετακίνηση ‘νεφών’, όπως συμβαίνει και στη Γη. Μόνο που τα νέφη στο διάστημα δεν είναι αέριες μάζες, αλλά μεγάλες ‘μπάλες’ καυτού πλάσματος, που εκτινάσσονται κατά καιρούς από τον Ήλιο.

Αυτά τα νέφη πλάσματος, που έχουν μέγεθος πολλαπλάσιο της Γης, προχωρούν βιαστικά, σαν απειλητικά βομβαρδιστικά, μέσα στον ηλιακό άνεμο, και όσα από αυτά κατευθύνονται προς τη Γη προκαλούν ισχυρές διαστημικές καταιγίδες στη «γειτονιά» του πλανήτη μας. Σ’ αυτά τα νέφη πλάσματος, κατά κύριο λόγο, οφείλεται η κακοκαιρία στο διάστημα. Τις διαστημικές καταιγίδες τις συνοδεύει βροχή ηλεκτρονίων στην ατμόσφαιρα της Γης, με αποτέλεσμα το λαμπρό βόρειο σέλας. Ακόμη, οι διαστημικές καταιγίδες απειλούν τα διαστημόπλοια, τις διαστημικές μεταφορές και τις δορυφορικές επικοινωνίες.

magnitiki4Ο ηλιακός άνεμος, που ξεχύνεται για αδιευκρίνιστους ακόμη λόγους από τον Ήλιο, ταξιδεύει με ιλιγγιώδη, για μας, ταχύτητα: ένα εκατομμύριο χιλιόμετρα την ώρα. Τα δε «βομβαρδιστικά νέφη» έχουν μέχρι και τριπλάσια από αυτήν ταχύτητα!

Η ζωή στον πλανήτη μας προστατεύεται από αυτή την κοσμική λαίλαπα με το γεωμαγνητικό πεδίο, το οποίο υπάρχει χάρη στον υγρό αγώγιμο πυρήνα και την αρκούντως ταχεία περιστροφή της Γης. Το γεωμαγνητικό πεδίο δημιουργεί μία απάνεμη κοιλότητα στο διάστημα, δηλαδή μία κοιλότητα προστατευμένη από τον ηλιακό άνεμο που ονομάζεται μαγνητόσφαιρα. Πρόκειται για ένα χώρο υπαρκτό πλην όμως αόρατο, αφού χαρακτηρίζεται από μαγνητικά πεδία και φορτισμένα σωματίδια που δεν εκπέμπουν ακτινοβολία ορατή στον άνθρωπο.

Το διαστημικό περιβάλλον της Γης προστατεύεται από τον ηλιακό άνεμο και τα νέφη του Ήλιου με το γεωμαγνητικό πεδίο. Δυστυχώς, όμως, τίποτε δεν είναι τέλειο. Μπορεί όμως η μαγνητόσφαιρα της Γης, να αφήσει ένα μικρό ‘άνοιγμα’, από το οποίο μπορεί να εισχωρήσουν τα ηλεκτρικά σωματίδια. Κι αυτό γίνεται με τον κατάλληλο προσανατολισμό του διαπλανητικού μαγνητικού πεδίου.

Το διαπλανητικό μαγνητικό πεδίο είναι το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου που μεταφέρεται από τον ηλιακό άνεμο προς τους πλανήτες. Πως όμως συμβαίνει το άνοιγμα της μαγνητόσφαιρας;

Εξαιτίας μίας φυσικής διαδικασίας που λέγεται μαγνητική επανασύνδεση: όταν δύο μαγνητικά πεδία έχουν αντίθετο προσανατολισμό, ενώνονται και αλληλοεξουδετερώνονται. Αυτό σημαίνει ότι, όταν το διαπλανητικό μαγνητικό πεδίο έχει νότιο προσανατολισμό, δηλαδή αντίθετο από αυτόν του γεωμαγνητικού πεδίου (που είναι πάντα βόρειος), τα δύο πεδία εξουδετερώνονται, κι έτσι η μαγνητική θωράκιση του γεωδιαστήματος εξαφανίζεται.

Αυτό το γεγονός συμβαίνει σε απόσταση 70 χιλιάδων χιλιομέτρων από τη Γη. Κατά περιοχές το γεωμαγνητικό πεδίο εξαφανίζεται, οι «πύλες» ανοίγουν και εισέρχεται στη μαγνητόσφαιρα ηλιακό πλάσμα. Επιπλέον εισέρχεται και μαγνητική ενέργεια με τη μορφή πρόσθετης μαγνητικής ροής, που είναι εκείνες οι δυναμικές γραμμές του διαπλανητικού μαγνητικού πεδίου, οι οποίες λόγω επανασύνδεσης συγχωνεύτηκαν με το γεωμαγνητικό πεδίο και προστέθηκαν στη μαγνητόσφαιρα.

Η προσθήκη μάζας και ενέργειας στη μαγνητόσφαιρα την κάνει ασταθή, όπως συμβαίνει με οποιοδήποτε φυσικό σύστημα που του προσφέρουν παραπανίσια ενέργεια. Αυτή η ενέργεια νομοτελειακά πρέπει να καταναλωθεί, κι αυτό γίνεται με δύο τρόπους – με δύο εκρηκτικά φαινόμενα που έχουν και παρόμοια ονόματα: μαγνητικές (ή αλλιώς διαστημικές) καταιγίδες και μαγνητοσφαιρικές υποκαταιγίδες. Παρά την ομοιότητα στην ονομασία τους, πρόκειται για δύο διακριτές διεργασίες, οι οποίες σχετίζονται αλλά δεν ταυτίζονται. Οι υποκαταιγίδες είναι «τοπικό» φαινόμενο που λαμβάνει χώρα πολλές φορές την ημέρα στην αφήλια (δηλαδή τη νυχτερινή) πλευρά της μαγνητόσφαιρας. Οι καταιγίδες είναι «παγκόσμιο» φαινόμενο, λαμβάνουν χώρα πολύ πιο σπάνια (μερικές φορές το μήνα ή και αραιότερα) και επηρεάζουν τη μαγνητόσφαιρα συνολικά.

Το κυριότερο στοιχείο των μαγνητικών καταιγίδων είναι η δημιουργία ενός ισχυρού ηλεκτρικού ρεύματος, που ρέει στο διάστημα γύρω από τη Γη σαν ένα γιγαντιαίο ηλεκτρικό δαχτυλίδι. Αυτό το ρεύμα, που ονομάζεται δακτυλιοειδές, είναι αποτέλεσμα της μαγνητικής παγίδευσης φορτισμένων σωματιδίων που πλησιάζουν τη Γη καθώς επιταχύνονται από την πλεονάζουσα μαγνητική ενέργεια που αναφέραμε προηγουμένως.

Σ’ αυτό το σημείο ας αναφέρουμε και τα σχετικά ενεργειακά μεγέθη: η ισχύς των μαγνητικών καταιγίδων μπορεί να ξεπεράσει τα 1.000 γιγαβάτ, αριθμός εντυπωσιακός, αφού ένα τυπικό εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος έχει ισχύ της τάξης του 1 γιγαβάτ.

Πέρα από τα φυσικά αποτελέσματα των καταιγίδων, έχουμε και επιδράσεις σε τεχνολογικά συστήματα. Οι πρώτες ενδείξεις για τέτοιου είδους επίδραση των γεωμαγνητικών διαταραχών ανάγονται στα μέσα του 19ου αιώνα. Τότε είχαν παρατηρηθεί ανωμαλίες στη λειτουργία του τηλέγραφου, που είχε αρχίσει να χρησιμοποιείται στην Ευρώπη και στις ΗΠΑ το πρώτο μισό του 19ου αιώνα.

Σήμερα προβλήματα παρουσιάζονται κυρίως στα δίκτυα τηλεπικοινωνιών, άμυνας και ηλεκτροδότησης. Τα προβλήματα στις δύο πρώτες κατηγορίες οφείλονται σε δυσλειτουργίες ή και απώλειες των σχετικών δορυφόρων, κυρίως λόγω του «βομβαρδισμού» κυκλωμάτων ελέγχου από ενεργειακά ηλεκτρόνια και ιόντα. Τα προβλήματα στα δίκτυα ηλεκτροδότησης οφείλονται σε ηλεκτρικά ρεύματα που επάγονται στο έδαφος. Κατά τη διάρκεια ισχυρών μαγνητικών καταιγίδων αυτά τα ρεύματα μπορούν να καταστρέψουν, με υπερθέρμανση, μεγάλους μετασχηματιστές του δικτύου ηλεκτροδότησης και να προκαλέσουν διακοπές ρεύματος.

Το πιο γνωστό σχετικό επεισόδιο ήταν η κατάρρευση του δικτύου ηλεκτροδότησης στην επαρχία Κεμπέκ του Καναδά, το Μάρτιο του 1989. Το μπλακάουτ κράτησε εννέα ώρες και κόστισε πάνω από πεντακόσια εκατομμύρια δολάρια. Έχει υπολογιστεί ότι αντίστοιχο μπλακάουτ στην πυκνοκατοικημένη περιοχή των βορειοανατολικών ΗΠΑ θα στοίχιζε τουλάχιστον πέντε δισεκατομμύρια δολάρια.

Η πλήρης κατανόηση του διαστημικού καιρού και η συνακόλουθη δυνατότητα έγκαιρης και φερέγγυας πρόγνωσης του, θα αποτελέσει πολύ σημαντικό επίτευγμα του 21 ου αιώνα. Η προσπάθεια αυτή μπορεί να παραβληθεί με τη γέννηση της επιχειρησιακής μετεωρολογίας στις αρχές του 20ού αιώνα. Συγκρίσιμα είναι επίσης τα πρακτικά οφέλη: οι επιτυχημένες προγνώσεις διαστημικού καιρού θα συμβάλουν στην προστασία των τεχνολογιών που επηρεάζονται από τη διαστημική κακοκαιρία, και που χρόνο με το χρόνο αυξάνονται σε αριθμό και πολυπλοκότητα. Οι προγνώσεις θα είναι επίσης ζωτικής σημασίας για μελλοντικά διαπλανητικά ταξίδια και εποικισμό άλλων πλανητών. Μπορεί σήμερα αυτά να μας φαίνονται εξωπραγματικά, αλλά ας σκεφτούμε πόσες από τις σημερινές δραστηριότητες των ανθρώπων θα φαίνονταν «φυσιολογικές» στους προπάππους μας.

Πως επιδρά ο διαστημικός καιρός στις δραστηριότητες του ανθρώπου:

1.Ο ταραγμένος διαστημικός καιρός δημιουργεί το Σέλας σε περιοχές γύρω από τους μαγνητικούς πόλους της γης και άλλων πλανητών με διπολικά μαγνητικά πεδία.

2.Ο ταραγμένος διαστημικός καιρός επάγει μεταβολές του μαγνητικού πεδίου της Γης που τις ονομάζουμε μαγνητικές καταιγίδες και υποκαταιγίδες της γης. Παρόμοια φαινόμενα συμβαίνουν και στους άλλους πλανήτες.

3.Οι ηλιακές εκρήξεις εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και σε ακτίνες Χ και γάμα. Η ακτινοβολία Χ ιονίζει περισσότερο την ιονόσφαιρα και αλλάζει τις συνθήκες διάδοσης της (ανάκλασης) της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην ιονόσφαιρα. Έτσι επηρεάζονται και συχνά μεταβάλλονται δραστικά οι συνθήκες τηλεπικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων επειδή αλλάζει την σύσταση και το ύψος της ιονόσφαιρας της Γης που δρα σαν καθρέφτης ανακλώντας τα βραχέα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που σε κανονικές συνθήκες μεταδίδονται πέρα από τον ορίζοντα. Κατά την διάρκεια εντόνων μεταβολών της ιονόσφαιρας, που προκαλούνται από την έντονη εκπομπή σε υπεριώδη ακτινοβολία και ακτίνες Χ που εκπέμπονται κατά τα εκρηκτικά ηλιακά φαινόμενα οι τηλεπικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων και η ραδιοφωνία στα βραχέα κύματα που βασίζονται στην διάδοση με ανάκλαση στην ιονόσφαιρα διακόπτονται.Ομοίως μεταβάλλονται οι συνθήκες διάδοσης σε διάφορες συχνότητες, όπως: HF, VHF, VLF, LF και MF.