Με τον όρο Διαστημικός Καιρός (Space Weather) αναφερόμαστε στις συνθήκες που επικρατούν στον ήλιο, στον ηλιακό άνεμο, καθώς και στη γήινη μαγνητόσφαιρα, την ιονόσφαιρα και την θερμόσφαιρα που ενδέχεται να επηρεάσουν την απόδοση και την αξιοπιστία των διαστημικών και επίγειων τεχνολογικών συστημάτων, αλλά και να θέσουν σε κίνδυνο την ανθρώπινη ζωή και υγεία.
Τεχνολογικές επιδράσεις του Διαστημικού καιρού. Πηγή: ΕΜΥ.
Οι κυριότερες δυσμενείς επιπτώσεις της ηλιακής δραστηριότητας είναι:
- βλάβες ή ακόμη και ολοκληρωτική καταστροφή κυκλωμάτων και οργάνων των δορυφόρων που βρίσκονται σε τροχιά
- ανάπτυξη επαγωγικών ρευμάτων σε αγωγούς μεταφοράς πετρελαίου και φυσικού αερίου
- διακοπές των τηλεπικοινωνιών που βασίζονται στην ανάκλαση των ραδιοκυμάτων στην περιοχή της ιονόσφαιρας
- βλάβες ή και ολοκληρωτική καταστροφή μετασχηματιστών των δικτύων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας κ.α.
- αύξηση των δόσεων ακτινοβολίας που μπορεί να δεχτεί ο άνθρωπος κατά την διάρκεια μιας αεροπορικής πτήσης ή ενός αστροναύτη που βρίσκεται σε τροχιά
Επιδράσεις του Διαστημικού Καιρού στην Υγεία. Πηγή: ΕΜΥ.
Η κοσμική ακτινοβολία, είτε ηλιακής είτε γαλαξιακής προέλευσης, βομβαρδίζει διαρκώς την ατμόσφαιρα της Γης, με αποτέλεσμα να λειτουργεί ως μία μόνιμη πηγή ακτινοβολίας υποβάθρου, που αντιστοιχεί στην επιφάνεια της Γης στο 11% της ετήσιας έκθεσης λόγω του συνόλου των φυσικών πηγών ακτινοβολίας. Η μέση ετήσια έκθεση από κοσμική ακτινοβολία αντιστοιχεί σε 0.33 mSv, έκθεση παρόμοια με την ποσότητα της ακτινοβολίας που δέχεται κανείς από τρεις ακτινογραφίες θώρακος.
Σε μεγάλα υψόμετρα, όμως, το περιβάλλον ακτινοβολίας είναι τελείως διαφορετικό από αυτό που συναντάμε στο έδαφος, καθώς η ατμόσφαιρα και η μαγνητόσφαιρα της Γης παρέχουν μικρότερη προστασία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, η έκθεση στην διαστημική ακτινοβολία να αυξάνεται έως και 40 φορές στα συνήθη υψόμετρα πτήσης των αεροπλάνων, έως 250 φορές στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και τελικά έως 700 φορές σε μία επανδρωμένη αποστολή στη Σελήνη ή τον Αρη, με την έκθεση μιας μέρας στο διάστημα να ισοδυναμεί με έναν ολόκληρο χρόνο στη Γη. Αυτό αφορά κυρίως τα πληρώματα αεροσκαφών και διαστημικών σκαφών, αλλά και συχνούς επιβάτες.
Η δόση αυξάνει επίσης και με το γεωγραφικό πλάτος, με την έκθεση να είναι μεγαλύτερη κοντά στις πολικές περιοχές, καθώς εκεί οι δυναμικές γραμμές του γεωμαγνητικού πεδίου είναι “ανοιχτές”, με αποτέλεσμα να υπάρχει λιγότερη θωράκιση. Τέλος, κατά τη διάρκεια έντονων γεγονότων Διαστημικού Καιρού, η δόση είναι πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη. Για παράδειγμα, η δόση σε μια ηλιακή καταιγίδα επιπέδου S4 και μία επιπέδου S5 ισοδυναμεί αντίστοιχα με 10 και 100 ακτινογραφίες θώρακα!
Η ακτινοβολία διαστήματος, που αποτελείται από την γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία, σωματίδια παγιδευμένα στη γήινη μαγνητόσφαιρα αλλά και ηλιακά ενεργητικά σωματίδια, είναι ιονίζουσα, προκαλώντας άμεσες και έμμεσες βλάβες στο DNA. Οι επιπτώσεις αυτές μπορεί να είναι είτε άμεσες λόγω έκτακτων φαινομένων ηλιακής δραστηριότητας (ναυτία / έμετος, κόπωση, νόσοι του κεντρικού νευρικού συστήματος, θάνατος σε ακραίες περιπτώσεις), είτε χρόνιες λόγω μακροχρόνιας έκθεσης στο μόνιμο υπόβαθρο ακτινοβολίας (καρκίνος / συμπαγείς όγκοι / λευχαιμία, καταρράκτης / βλάβη όρασης, εκφυλιστική καρδιακή νόσος).
24-ωρες μετρήσεις του Ηλιακού Ανέμου σε πραγματικό χρόνο. Πηγή: Space Weather Prediction Center(S.W.P.C.)
Ο δορυφόρος της NASA Advanced Composition Explorer (ACE) επιτρέπει στο Διαστημικό Κέντρο Πρόβλεψης Καιρού (SWPC) να προειδοποιεί εκ των προτέρων για γεωμαγνητικές καταιγίδες. Οι γεωμαγνητικές καταιγίδες είναι ένας φυσικός κίνδυνος, όπως οι τυφώνες και τα τσουνάμι, τους οποίους προβλέπει η Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (NOAA) του (SWPC) προς όφελος του κοινού. Οι γεωμαγνητικές καταιγίδες επηρεάζουν το ηλεκτρικό δίκτυο, τις λειτουργίες των αεροσκαφών, το GPS, τις επανδρωμένες διαστημικές πτήσεις και τις δορυφορικές λειτουργίες, για να αναφέρουμε μερικές από τις πιο καταστροφικές. Οι σφοδρές γεωμαγνητικές καταιγίδες μπορούν να οδηγήσουν σε διακοπές ρεύματος σε μια μεγάλη περιοχή.
Η θέση του ACE στο σημείο Lagrange L1 μεταξύ της Γης και του Ήλιου, περίπου 1.500.000 km από τη Γη και 148,5 εκατομμύρια Km από τον Ήλιο, επιτρέπει στον ACE να προειδοποιεί έως και μία ώρα νωρίτερα για την άφιξη επιζήμιων καιρικών φαινομένων του διαστήματος στη Γη. Το SWPC εκδίδει προειδοποιήσεις για επικείμενες γεωμαγνητικές καταιγίδες χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα.
Σημαντικές τιμές του ηλιακού ανέμου που λαμβάνονται από τον δορυφόρο ACE είναι η συνιστώσα-z του διαπλανητικού μαγνητικού πεδίου (Bz) που μετριέται σε nano-Tesla, η δυναμική πίεση (καλείται και ροή ορμής) του ηλιακού ανέμου που μετριέται σε nano-Pascal και η ταχύτητα του ηλιακού ανέμου που μετριέται σε Km/sec.
Ο Ήλιος μας είναι ένα αστέρι (ένας κίτρινος νάνος) ηλικίας 4,5 δισεκατομμυρίων ετών - μια καυτή λαμπερή μπάλα υδρογόνου και ηλίου στο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος. Απέχει περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη και 26.000 έτη φωτός από το κέντρο του γαλαξία μας. Η βαρύτητά του κρατά τα πάντα, από τους μεγαλύτερους πλανήτες μέχρι μικροσκοπικά συντρίμμια στην τροχιά του. Το θερμότερο μέρος του Ήλιου είναι ο πυρήνας του, όπου οι θερμοκρασίες ξεπερνούν τους 15 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου! Η δραστηριότητά του από τις ισχυρές εκρήξεις του έως τη σταθερή ροή φορτισμένων σωματιδίων που εκπέμπει, επηρεάζει τη φύση του διαστήματος σε όλο το ηλιακό σύστημα.
Λεξικό βασικών εννοιών. Πηγή: meteo.gr
Ηλιακός άνεμος. Ονομάζεται το εξαιρετικά θερμό ρεύμα σωματιδίων (ηλεκτρόνια και πρωτόνια ατόμων κυρίως υδρογόνου και ηλίου) το οποίο εκτοξεύεται από το στέμμα του Ήλιου και διασχίζει τον διαπλανητικό χώρο με μεγάλες ταχύτητες της τάξης των 300 με 900 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Ο ηλιακός άνεμος είναι υπεύθυνος για τις γεωμαγνητικές καταιγίδες και το φαινόμενο του σέλαος (κατά την αλλελεπίδραση του με την μαγνητόσφαιρα της Γης)
Ηλιακές κηλίδες. Ευμεγέθεις (μία με έξι φορές το μέγεθος της Γης) περιοχές με έντονη μαγνητική δραστηριότητα στην φωτόσφαιρα του Ήλιου. Παρουσιάζονται σκοτεινές λόγω χαμηλής θερμοκρασίας (περίπου 4000 βαθμών) και διακρίνονται καθαρά από τα γύρω τμήματα που είναι αρκετά λαμπρότερα (5800 βαθμοί). Εμφανίζονται σε ζεύγη ή ομάδες καθώς ακολουθούν την διαφορική περιστροφή του Ήλιου και η διάρκειά τους μετριέται από μερικές ώρες μέχρι και αρκετούς μήνες. Ο αριθμός των ηλιακών κηλίδων αποτελεί και ένδειξη της περιοδικής ηλιακής δραστηριότητας (ηλιακός κύκλος) και κυμαίνεται από μερικές μέχρι μερικές εκατοντάδες.
Ηλιακές εκλάμψεις. Πρόκειται για τεράστιου μεγέθους (χιλιάδες ή και εκατομμύρια χιλιόμετρα) και ενέργειας (περίπου 1/6 της συνολικής παραγωγής ηλιακής ενέργειας το δευτερόλεπτο) εκρήξεις στην ατμόσφαιρα του Ήλιου με την μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε όλο το ενεργειακό φάσμα, που συμβαίνουν συνήθως στις λαμπρές περιοχές κοντά στις ηλιακές κηλίδες και σχετίζονται άμεσα με τα πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία των τμημάτων αυτών. Οι αριθμοί των εκλάμψεων κυμαίνονται από μία την εβδομάδα μέχρι δεκάδες την ημέρα και εξαρτώνται άμεσα από το ελάχιστο και το μέγιστο ηλιακής δραστηριότητας
.
Προεξοχές. Εντυπωσιακές βρογχοειδείς (loop – like) δομές ηλιακού πλάσματος (αρκετά ψυχρότερου από το στέμμα) που ξεκινούν από την φωτόσφαιρα και φτάνουν μέχρι το στέμμα του Ήλιου, των οποίων το μέγεθος μπορεί να φτάσει αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες χιλιόμετρα (εικόνα 3), ενώ η διάρκεια τους κυμαίνεται από μερικές ημέρες μέχρι αρκετούς μήνες.
Στεμματικές εκτινάξεις μάζας. Ίσως το πιο θεαματικό από όλα τα ηλιακά φαινόμενα. Πρόκειται για βίαιες εκρήξεις θερμού αερίου προερχόμενες από την ανώτερη ατμόσφαιρα του Ήλιου, των οποίων η συχνότητα εξαρτάται από τις φάσεις του ηλιακού κύκλου (μερικές στο μέγιστο). Οι εκτονώσεις αυτές συνήθως σχετίζονται με περιοχές αρκετά έντονης μαγνητικής δραστηριότητας (ομάδες κηλίδων και μεγάλων εκλάμψεων), ενώ η ταχύτητα του υλικού που αλληλεπιδρά με τη Γη φτάνει και τα μερικά χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Η παραμόρφωση της γήινης μαγνητόσφαιρας, το σέλας, οι γεωμαγνητικές καταιγίδες και οι διακοπές σε ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά συστήματα είναι μερικές από τις επιπτώσεις των εκτινάξεων στεμματικού υλικού.
Σέλας. Η αλληλεπίδραση του ηλιακού ανέμου (ηλεκτρόνια και πρωτόνια) με την ανώτερη ατμόσφαιρα (100 – 400 χιλιόμετρα) την Γης (άτομα μοριακού οξυγόνου και αζώτου) δημιουργεί μία φυσική λάμψη διαφόρων χρωμάτων και σχημάτων ειδικότερα στις πολικές περιοχές (βόρειο και νότιο σέλας). Τα σχήματα του σέλαος εξαρτώνται από τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου, ενώ τα χρώματα έχουν να κάνουν με το είδος των ατόμων που συναντά ο ηλιακός άνεμος (πράσινο, κοκκινωπό για οξυγόνο και μπλέ και κόκκινο για άζωτο).
Ηλιακός κύκλος. Αναφέρεται στην περιοδική (περίπου ενδεκαετή) μεταβολή της ηλιακής δραστηριότητας και το σύνολο των φαινομένων που την απαρτίζουν (κηλίδες, εκλάμψεις, στεμματικές εκτινάξεις μάζας, ηλιακός άνεμος). Παραδοσιακά καθορίζεται από τον αριθμό των ηλιακών κηλίδων ανά έτος. Η επίσημη καταγραφή των κύκλων ξεκίνησε στις αρχές του 18ου αιώνα, ενώ ο τρέχον κύκλος έχει αριθμό 24.
Γεωμαγνητικές καταιγίδες. Διαταραχές στην μαγνητόσφαιρα και στην ιονόσφαιρα (ανώτερο τμήμα της ατμόσφαιρας) της Γης λόγω ισχυρής αλληλεπίδρασης με τον ακραίο διαστημικό καιρό που σχετίζεται άμεσα με την έντονη ηλιακή δραστηριότητα (ηλιακός άνεμος ή στεμματικές εκτινάξεις μάζας) και τον προσανατολισμό του ηλιακού μαγνητικού πεδίου. Διαρκούν από μερικές ημέρες μέχρι και εβδομάδες και διαχωρίζονται σε καταιγίδες (παγκόσμια φαινόμενα) και υποκαταιγίδες (τοπικά φαινόμενα όπως τα σέλαα) ανάλογα με τα μεγέθη τους. Η συχνότητά τους είναι αντιστρόφως ανάλογη με την έντασή τους σε κάθε ηλιακό κύκλο (χιλιάδες μικρές και μόνο μερικές πολύ ισχυρές περίπου κάθε 11 έτη). Τα φαινόμενα αυτά προκαλούν ζημιές και δυσλειτουργίες σε πλήθος τομέων ανθρώπινης ζωής, ασφάλειας και δραστηριότητας τόσο στο διάστημα όσο και στο έδαφος (υπερβολική ακτινοβολία, βιολογικά συστήματα, συστήματα πλοήγησης και επικοινωνιών δορυφόρων, δίκτυα ηλεκτροδότησης και μεταφοράς ενέργειας καθώς και προβλήματα διάβρωσης λόγω επαγωγικών ηλεκτρικών ρευμάτων).
Το Angstrom (Όνγκστρεμ) ή όπως έχει επικρατήσει λανθασμένα στα ελληνικά, Ανγκστρομ, είναι μονάδα μήκους ίση με ένα δεκάκις χιλιοστό του μικρόν (μ) και συμβολίζεται με το σουηδικό γράμμα Å.
Χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση ατομικών πυρήνων, οπτικών φασμάτων και χημικών δεσμών. Στις μέρες μας τέτοια μικρά μεγέθη μετριούνται συνήθως σε νανόμετρα (1nm=10-9 m), όπου και από τον ορισμό του Angstrom
ισχύει: 1Å =10-10 m = 0,1 nm = 100 pm.
Σήμερα χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση του μήκους κύματος ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών. Τα όρια π.χ. του μήκους κύματος του ορατού φάσματος του φωτός εκτείνονται από 4000 Å (ιώδες) έως 7500 Å (ερυθρό).
Πηγή: Ελληνική βικιπαίδεια
Η μαγνητόσφαιρα είναι ο χώρος γύρω από ένα πλανήτη ή άλλο ουράνιο σώμα, που επηρρεάζεται από το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη.
Η μαγνητόσφαιρα της Γης είναι ένας τεράστιος όγκος που περιβάλλει την ατμόσφαιρα της Γης ο οποίος καθορίζεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου της Γης (το οποίο προέρχεται από την κίνηση του εξωτερικού πυρήνα της Γης, ο οποίος βρίσκεται σε ρευστή κατάσταση) και του ηλιακού ανέμου.
Πηγή: Ξενοφών Δ. Μουσάς
Η Ιονόσφαιρα είναι στρώμα της ατμόσφαιρας της Γης, που χαρακτηρίζεται απ' τη μεγάλη παρουσία ιόντων που προκαλούνται απ' τον ιονισμό των μορίων του αέρα λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας (υπεριώδους και σωματιδιακής).
Η ιονόσφαιρα βρίσκεται μεταξύ 80 και 500 χιλ. από την επιφάνεια της γης και παρουσιάζει μεγάλη συγκέντρωση ιόντων και ελεύθερων ηλεκτρονίων.
Υποδιαιρείται σε διάφορα στρώματα , γνωστά με τα γράμματα D, E, F1 και F2. Τα κατώτερα στρώματα, D και E, είναι κατάλληλα για ραδιοκύματα χαμηλής συχνότητας ενώ τα υψηλότερα επίπεδα, F1 και F2, αντανακλούν ραδιοκύματα με υψηλότερες συχνότητες (βραχέα).
Πηγή: Ελληνική βικιπαίδεια
Η Θερμόσφαιρα είναι το στρώμα της γήινης ατμόσφαιρας που αρχίζει στα περίπου 80 χλμ. πάνω από την επιφάνεια της Γης, όπου η θερμοκρασία αυξάνεται με το υψόμετρο. Η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλείται από τις φυσικοχημικές διεργασίες που προκαλούνται από την απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας του ηλίου (ιονισμός, διάσπαση), η οποία αποτελεί πρόσθετη πηγή θερμότητας. Η Θερμόσφαιρα τελειώνει με την θερμόπαυση (θεωρητική ζώνη οριοθέτησης, ελάχιστου πάχους και είναι στα 800 χιλιόμετρα), όπου η θερμοκρασία δεν αυξάνεται πλέον με το αυξανόμενο ύψος. Το σέλας εμφανίζεται στη Θερμόσφαιρα.
Πηγή: POLARPEDIA
Σύνδεσμοι: Flamsteed Astronomy Society, Manua Loa Lolar Observatory, NASA- Solar Orbiter, Space Weather Conditions, GOES X-ray Flux, Διαστημικός καιρός, esa - Ο διαστημικος καιρος, Διαστημικός Καιρός - Ηλιακός άνεμος, Propagation, Real Time HF Propagation Prediction. .
Σχεδιασμός και επεξεργασία ιστοσελίδας:
Κώστας Ζαφειρόπουλος
και
Απόστολος Ζδάγκας
Η ιστοσελίδα meteovyronas.gr αποτελεί πνευματική ιδιοκτησία του Κώστα Ζαφειρόπουλου.
Μέρος από το περιεχόμενό της μπορεί να χρησιμοποιηθεί με την προϋπόθεση ότι θα αναφέρεται η πηγή προέλευσής του και ότι θα υπάρχει σύνδεσμος με την ιστοσελίδα.
|
|
