على الرغم من أن الرياح الشمسية كانت كثيفة بشكل غير عادي خلال العاصفة الفائقة في مايو 2024، إلا أن الأيونات الناتجة عن الرياح الشمسية ساهمت بشكل ضئيل جدًا في التيار الحلقي، وهي المرة الأولى التي يتم فيها رصد كلاهما في وقت واحد خلال عاصفة بهذا الحجم.
في مايو 2024، انتشر الشفق القطبي في السماء بعيدًا عن نطاقه المعتاد، وظهر عند خطوط عرض منخفضة بشكل غير عادي حول العالم. وفوق تلك العروض، داخل الغلاف المغناطيسي للأرض، كانت القياسات تلتقط شيئًا لم يسبق له مثيل خلال عاصفة مغنطيسية أرضية بهذا الحجم.
بدأت العاصفة عندما أطلقت بقعة شمسية كبيرة سلسلة سريعة من الانفجارات الشمسية القوية. اندمجت سحب متعددة من البلازما الممغنطة في طريقها عبر الفضاء قبل أن تضرب الغلاف المغناطيسي للأرض، وهي المنطقة التي يهيمن عليها المجال المغناطيسي لكوكبنا. وكان الاضطراب الناتج هو الأقوى على الإطلاق الذي تم قياسه مباشرة في منطقة التيار الدائري للأرض، وهو حزام من الجسيمات المشحونة المحيطة بالكوكب.
لعقود من الزمن، ناقش الباحثون مقدار التيار الحلقي الذي يأتي من الرياح الشمسية ومقدار ما ينشأ في الغلاف الجوي الأيوني للأرض، وهو الغلاف الجوي العلوي المشحون كهربائيًا. يساهم كلا المصدرين عادةً أثناء العواصف المغنطيسية الأرضية، ولأن حدث مايو 2024 كان مدفوعًا برياح شمسية كثيفة بشكل غير عادي، توقع بعض العلماء أن تظل أيونات الرياح الشمسية مهمة.
وبدلا من ذلك، كشفت القياسات المباشرة أن مساهمتهم كانت ضئيلة. سيطرت الأيونات ذات الأصل الأرضي إلى درجة لم يتم ملاحظتها من قبل في عاصفة مغنطيسية أرضية فائقة.
نشرت في تقدم العلومتشير النتائج إلى أن الغلاف الأيوني للأرض قد يكون جزءًا مهمًا من التنبؤ بمدى شدة هذه العواصف الشديدة. ونظرًا لأن أيونات الغلاف الأيوني أثقل بكثير من الجسيمات التي تحملها الرياح الشمسية، فربما تكون هيمنتها قد عززت الاضطراب المغناطيسي ودفعت ذروة التيار الحلقي إلى مسافة قريبة بشكل غير عادي من الأرض. تدعم النتائج أيضًا مهمة يابانية مقترحة متعددة الأقمار الصناعية تهدف إلى التحقق من كيفية توفير هذه الأيونات إلى الفضاء القريب من الأرض.
سيطرت أيونات الأرض على العاصفة
في 10 و11 مايو 2024، ضربت سحب هائلة من الجزيئات الشمسية المشحونة الغلاف المغناطيسي للأرض. وصل هذا الحدث، المعروف باسم العاصفة المغناطيسية الأرضية الفائقة في مايو 2024، أو “عاصفة غانون”، أو “عاصفة عيد الأم”، إلى الحد الأدنى من مؤشر SYM-H البالغ −518 نانو تسلا. وكانت تلك ثاني أكبر قيمة يتم تسجيلها منذ عام 1981، وكان الحدث المماثل السابق هو العاصفة الهائلة التي وقعت في نوفمبر 2004.
قال ناريتوشي كيتامورا، المؤلف الرئيسي والأستاذ المساعد المعين من معهد أبحاث بيئة الفضاء والأرض (ISEE) في جامعة ناغويا: “بعض العواصف المغناطيسية الأرضية الفائقة أو الشديدة ليست مجرد عروض ضوئية مثيرة للإعجاب، بل إنها تشكل مخاطر إشعاعية على المركبات الفضائية، وتزعج إشارات GPS والاتصالات، وتتسبب في انقطاع التيار الكهربائي. إن فهم كيفية تطور العاصفة المغناطيسية الأرضية ليس سؤالًا علميًا فحسب، بل هو أيضًا سؤال له عواقب في العالم الحقيقي”.
في مركز الاضطراب المغناطيسي للعاصفة المغنطيسية الأرضية يوجد التيار الحلقي، وهو حزام ضخم من الأيونات النشطة، معظمها من الأكسجين والهيدروجين، يتحرك ببطء حول الأرض على ارتفاع آلاف الكيلومترات فوق خط الاستواء. تحمل هذه الجسيمات تيارًا كهربائيًا، مما ينتج عنه مجالًا مغناطيسيًا يعوض جزئيًا مجال الأرض عند مستوى الأرض. وهذا التغيير هو ما تكتشفه الأجهزة الأرضية باعتباره اضطرابًا مغناطيسيًا للعاصفة.
استحوذ Arase على تيار حلقي غير مسبوق
تم إطلاق القمر الصناعي الياباني Arase في عام 2016 وتديره وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA)، وتم وضعه لمراقبة التيار الحلقي مباشرة. يتم تشغيل مركز العلوم ERG (Arase) بشكل مشترك من قبل معهد علوم الفضاء والملاحة الفضائية (ISAS)/JAXA ومعهد أبحاث بيئة الفضاء والأرض/جامعة ناغويا.
يسافر Arase عبر المنطقة التي يتشكل فيها التيار الحلقي ويحمل أدوات قادرة على قياس كتلة وطاقة الأيونات الفردية. خلال عاصفة مايو، عبرت التيار الدائري بعد وقت قصير من بدء الحدث ومرة أخرى بالقرب من ذروتها.
وأوضح كيتامورا: “هذه هي أول مراقبة متزامنة لأيونات التيار الحلقي والرياح الشمسية خلال عاصفة بهذا الحجم، وكانت البيانات واضحة – ما يقرب من 85٪ من الأيونات كانت عبارة عن أكسجين من الغلاف الأيوني للأرض”.
“بالقرب من ذروة العاصفة، اكتشف Arase انخفاضًا بنسبة 40٪ في شدة المجال المغناطيسي على ارتفاع 16000 كيلومتر تقريبًا فوق الأرض، وأقرب بكثير إلى الأرض من الانخفاضات الكبيرة المماثلة الموثقة سابقًا.”
وتم اكتشاف انخفاض حاد في الإلكترونات عالية الطاقة في نفس المنطقة. عندما يضعف المجال المغناطيسي بقوة، يمكن لتلك الإلكترونات أن تنجرف بعيدًا عن مساراتها المعتادة. ما إذا كان تشوه المجال المغناطيسي قد تسبب بشكل مباشر في فقدان الإلكترون المرصود يظل سؤالًا مفتوحًا.
قد تحتاج التوقعات إلى الغلاف الجوي للأرض أيضًا
تغير القياسات الطريقة التي قد يحتاج بها الباحثون إلى التفكير في تطور العواصف المغنطيسية الأرضية الأكثر كثافة. تعتمد نماذج التنبؤ الحالية بالطقس الفضائي بشكل كبير على ظروف الرياح الشمسية، لكن النتائج تشير إلى أن الظروف داخل الغلاف الجوي للأرض قد تساعد أيضًا في تحديد مدى شدة العاصفة.
وتعزز النتائج أيضًا حالة FACTORS، وهي مهمة مكونة من قمرين صناعيين يجري إعدادها لفرصة الاقتراح القادمة التي ستقدمها وكالة استكشاف الفضاء اليابانية. سوف يقوم برنامج FACTORS بالتحقيق في كيفية هروب الأيونات من الغلاف الجوي للأرض إلى الغلاف المغناطيسي وتغذية العواصف المغناطيسية الأرضية، مما قد يساعد العلماء على تحسين التنبؤات حول مدى شدة العواصف المستقبلية.
المرجع: “الهيمنة القصوى للأيونات الثقيلة ذات الأصل الأرضي في التيار الدائري المكثف بالقرب من الأرض خلال العاصفة المغناطيسية الأرضية الفائقة في مايو 2024” بقلم ناريتوشي كيتامورا، كازوهيرو ياماموتو، شويتشيرو يوكوتا، ساتوشي كاساهارا، أياكو ماتسوكا، كازوشي أسامورا، يوسوكي إبيهارا، لين إم كيستلر، كونيهيرو كيكا، أتسوكي شينبوري، تومواكي هوري، يوشيزومي ميوشي، أكيماسا إيدا، تشاي وو جون، ماريكو تيراموتو، ماساهيتو نوسيه، ماسافومي هيراهارا، كاناكو سيكي، نانا هيغاشيو وإيكو شينوهارا، 26 يونيو 2026، تقدم العلوم.
دوى: 10.1126/sciadv.aee1069
تم دعم هذا العمل من خلال المنح المعونة للبحث العلمي التابعة للجمعية اليابانية لتعزيز العلوم والتي تمنح 20H01957 (SY، SK، KK، وYE) و25H00684 (KS). يتم دعم هذا العمل جزئيًا من قبل صندوق أبحاث جامعة ناغويا.
لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
المصدر الأصلي: scitechdaily.com — للاطلاع على المادة الأصلية.
