Η ΕΜΥ θα προβλέπει και τον διαστημικό καιρό

Με το προσφάτως ψηφισθέν ΠΔ 79/2018 δημιουργήθηκε το αντίστοιχο τμήμα Έρευνας και Εφαρμογών Διαστημικής Τεχνολογίας. Σκοπός δημιουργίας του συγκεκριμένου τμήματος, είναι η έρευνα σε αυτό το νέο κομμάτι της ηλιακής φυσικής , καθώς και οι συνεργασίες με άλλα ερευνητικά ιδρύματα της χώρας μας και του εξωτερικού, για πρακτικές εφαρμογές και όχι βέβαια γιατί σκοπεύουμε να βγάλουμε άλλο ένα δελτίο “διαστημικού Καιρού” για το κοινό.

Ο Διαστημικός καιρός επιδεικνύει την δική του κλιματολογία που μεταβάλλεται σε χρονικά διαστήματα που εκτείνονται από μια ημέρα (χρόνος περιστροφής της γης γύρω από τον άξονά της) μέχρι 11 χρόνια (χρόνος μεταξύ δύο μεγίστων της ηλιακής δραστηριότητας) ή ακόμη και περισσότερο. Αν και υπάρχει συσχέτιση και με αστροφυσικά φαινόμενα εκτός του ηλιακού μας συστήματος, η βασική πηγή του Διαστημικού καιρού είναι ο ήλιος. Μπορούμε να πούμε ότι μια Ηλιακή ή Γεωμαγνητική καταιγίδα προκύπτει από την αλληλεπίδραση μεγάλων ποσοτήτων φορτισμένων σωματιδίων που εκτοξεύονται από εκρήξεις στο ήλιο (πλάσμα) με το μαγνητικό πεδίο της γης.

Οι επιπτώσεις ακραίων φαινομένων του Διαστημικού καιρού απασχολούν όχι μόνο την επιστημονική κοινότητα, αλλά και κρατικούς οργανισμούς και αρχές. Αυτό οφείλεται βέβαια, στο γεγονός ότι έντονες μεταβολές του Διαστημικού καιρού έχουν άμεση κοινωνική και οικονομική επίπτωση. Για παράδειγμα όπως αναφέρεται στα πρακτικά του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας των ΗΠΑ κατά τη διάρκεια των αλλεπάλληλων ισχυρών μαγνητικών καταιγίδων που έλαβαν χώρα στο χρονικό διάστημα από τα τέλη του Οκτωβρίου μέχρι αρχές Νοεμβρίου του 2003 γνωστά ως Hallowen storms 2003, η αλλαγή της διαδρομής των πτήσεων που αναγκάστηκαν να πραγματοποιήσουν οι αεροπορικές εταιρείες προκειμένου να μην επιβαρυνθεί το πλήρωμα και οι επιβάτες με ισχυρή δόση ακτινοβολίας κόστισε από δέκα χιλιάδες δολάρια έως εκατό χιλιάδες δολάρια ανά πτήση.

ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ

Ιστορικά δεδομένα

Η σφοδρότερη καταγεγραμμένη γεωμαγνητική καταιγίδα είναι το λεγόμενο συμβάν Κάρινγκτον (Carrington event). Ονομάστηκε έτσι προς τιμή του διακεκριμένου βρετανού αστρονόμου Richard Carrington που παρατήρησε την ηλιακή έκλαμψη το 1859, μια μέρα πριν το συμβάν, στις 1 Σεπτεμβρίου. Σύμφωνα με καταγεγραμμένες μαρτυρίες της εποχής στον τύπο, το πολικό σέλας ήταν εμφανές σχεδόν σε ολόκληρη τη γη, (ξύλινοι) στύλοι τηλεγράφου έπιασαν φωτιά, χειριστές τηλεγράφου έπαθαν ηλεκτροπληξία.

ΤΙ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟ ΟΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ

α. Επίδραση στους δορυφόρους

Οι δορυφόροι λειτουργούν σε ένα περιβάλλον φορτισμένων σωματιδίων που μπορούν να τους επηρεάσουν με μια πληθώρα τρόπων είτε επιδρώντας απευθείας στα ηλεκτρονικά συστήματα του δορυφόρου είτε μέσω της φόρτισης του διαστημοπλοίου, η αποφόρτιση του οποίου δημιουργεί προβλήματα. Αυτές οι διαδικασίες μπορεί: • Να αποδώσουν ανύπαρκτες εντολές • Να προκαλέσουν ζημιές στα ηλεκτρονικά μέρη του δορυφόρου • Απώλεια του ελέγχου από τη Γη και τέλος • Ολική αχρήστευση της συσκευής.

β. Επίδραση στα μέσα μεταφοράς ενέργειας

Η επίδραση των γεωμαγνητικών φαινομένων στα συστήματα ενέργειας μπορεί να είναι πολύ σημαντική. Τα ρεύματα που επάγονται στις γραμμές μεταφοράς περνούν στο έδαφος μέσω των υποσταθμών μετασχηματιστών. Εκεί δημιουργούν κορεσμό των πυρήνων των μετασχηματιστών που μπορεί να οδηγήσει σε μια πληθώρα προβλημάτων. Η σταθερότητα του συστήματος μπορεί επίσης να καταρρεύσει καθώς οι ισοσταθμιστές της τάσης περνούν εκτός λειτουργίας. Κάτι τέτοιο συνέβη στις 13 Μαρτίου 1989 όταν ολόκληρη η περιοχή του Quebec στον Καναδά έμεινε χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα για 9 ώρες.

γ. Επίδραση στους αγωγούς μεταφοράς

Για τη μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων υγρών ή αερίων υπογείως ή υποθαλάσσια ή ακόμα και στην επιφάνεια της Γης οι αγωγοί είναι κατασκευασμένοι από ατσάλι για να μπορούν να αντέξουν την πίεση που δημιουργείται. Γι’ αυτό βλάβη στους αγωγούς μπορεί να προέλθει όχι μόνο από φυσικά σπασίματα αλλά και από διάβρωση του ατσαλιού. Για να αποφεύγεται η διάβρωση, το ατσάλι του αγωγού καλύπτεται με ένα μονωτικό περίβλημα και συνδέεται με ειδικές συσκευές που ονομάζονται καθοδικοί προστατευτικοί ανορθωτές (cathodic protection rectifiers).

Τα χρονικά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία επάγουν χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά ρεύματα στους αγωγούς. Οι μεταβολές στο γήινο μαγνητικό πεδίο επάγουν ηλεκτρικά ρεύματα στους επιμήκεις αγωγούς και το περιβάλλον έδαφος. Αυτά τα χρονικά μεταβαλλόμενα ρεύματα που ονομάζονται “telluric currents” δημιουργούν ταλαντώσεις τάσης στους καθοδικούς προστατευτικούς ανορθωτές και κάνουν δύσκολη τη διατήρηση του δυναμικού στην πρέπουσα ασφαλή περιοχή.

Κατά τη διάρκεια μαγνητικών καταιγίδων αυτές οι διακυμάνσεις μπορεί να είναι τόσο ισχυρές που να αφήνουν τον αγωγό απροστάτευτο για αρκετό διάστημα μειώνοντας έτσι το χρόνο ζωής του.

δ. Επίδραση στα συστήματα τηλεπικοινωνιών

Η ραδιοεπικοινωνία στις συχνότητες HF (3 − 30 megahertz) η οποία χρησιμοποιείται ακόμα εκτενώς από τους στρατιωτικούς και για τη μετάδοση πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις σε πολλές χώρες βασίζεται στην αντανάκλαση σημάτων στην Ιονόσφαιρα της Γης. Αυτά τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εξασθενούν καθώς περνούν από τη χαμηλή ιονόσφαιρα όπου οι συγκρούσεις ανάμεσα στα ηλεκτρόνια και τα μόρια του αέρα είναι συχνές. Η ιονοσφαιρική εξασθένιση επηρεάζει τις χρησιμοποιούμενες συχνότητες επικοινωνίας. Αν γίνει ιδιαίτερα ισχυρή εξαιτίας μιας αύξησης της ηλεκτρικής πυκνότητας μπορεί να προκαλέσει ένα ολικό blackout στις επικοινωνίες. Επίσης λόγω ακτινοβολίας έχουμε θέρμανση και διόγκωση της ατμόσφαιρας, με αποτέλεσμα την επέκτασή της σε περιοχές όπου κινούνται δορυφόροι χαμηλής τροχιάς, προκαλώντας μείωση της ταχύτητάς τους λόγω τριβής και την ενδεχόμενη πτώση τους.

Επηρεάζεται επίσης και το σύστημα εντοπισμού Global Positioning System (GPS), στο οποίο ασυνήθιστες καθυστερήσεις λόγω διαταραχών στην ιονόσφαιρα μπορεί να δώσει λάθος αποτελέσματα στον προσδιορισμό θέσης. Τέλος, είναι δυνατόν οι διαταραχές στην ιονόσφαιρα να δημιουργήσουν προβλήματα στο σήμα των ραντάρ.

ε. Προβλήματα στην ανθρώπινη υγεία

Η δόση από κοσμική ακτινοβολία αυξάνεται με το γεωγραφικό πλάτος και με το υψόμετρο και διπλασιάζεται περίπου κάθε 1.4 km. Έτσι είναι περίπου 4 φορές υψηλότερη στο Mexico City και 8 φορές υψηλότερη στη Lhasa του Tibet.

Μια υπερατλαντική πτήση συνεπάγεται πρόσθετη επιβάρυνση, οπότε γίνεται κατανοητό ότι ιδιαίτερα επηρεάζονται τα πληρώματα των αεροσκαφών με αποτέλεσμα να λαμβάνουν διπλάσια μέση ετήσια δόση. Προφανώς τα προβλήματα γίνονται ακόμα μεγαλύτερα για τους αστροναύτες που συμμετέχουν σε ταξίδια έξω από την προστατευτική ασπίδα της ατμόσφαιρας και μένουν στο διάστημα για αρκετό χρόνο.

στ. Άλλες επιδράσεις

Άλλες επιπτώσεις του διαστημικού καιρού είναι η παροδική μεταβολή της ταχύτητας περιστροφής της γης και κατ’ επέκταση η διάρκεια του ημερονυκτίου, καθώς και η μεταβολή της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας στη γη αλλά και σε εκτεταμένη περιοχή της ηλιόσφαιρας.

Τέλος πιστεύεται ότι ο διαστημικός καιρός έχει επίδραση και στο κλίμα της γης. Αυτό οφείλεται στη μεταβολή της λεγόμενης ηλιακής σταθεράς κατά 0,2%, το οποίο, αν και μοιάζει με μικρό, δεν είναι καθόλου αμελητέο.

ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟΥ ΚΑΙΡΟΥ

Οι μέχρι σήμερα προσπάθειες πρόγνωσης του Διαστημικού καιρού βασίστηκαν σε μετρήσεις από αισθητήρες δορυφόρων και αυτό το γνωρίζουν πολύ καλά τα στελέχη της ΕΜΥ που ασχολούνται στο τμήμα Τηλεπισκόπισης και εφαρμογών Μετεωρολογικών Δορυφόρων. Οι αισθητήρες των δορυφόρων έχουν δύο βασικά μειονεκτήματα: α) δεν μπορούν να ανιχνεύσουν τα πολύ μεγάλης ενέργειας σωμάτια και β) δεν έχουν μεγάλη ενεργό διατομή. Έτσι δεν ανιχνεύουν ακριβώς τα σωμάτια εκείνα που αποτελούν προδρόμους των φαινομένων και οι μετρήσεις τους έχουν μεγάλο στατιστικό σφάλμα.

Αντίθετα οι επίγειοι σταθμοί κοσμικής ακτινοβολίας, όπως είναι οι μετρητές νετρονίων, έχουν μεγάλη ενεργό επιφάνεια δίνοντας έτσι μετρήσεις ακριβείας και μπορούν να καταγράψουν σωμάτια μεγάλης ενέργειας και να εντοπίσουν έτσι συντομότερα ένα μεγάλο γεγονός. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να αποδίδουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο και να μας δίνουν δυνατότητα άμεσης επεξεργασίας και έγκαιρης πρόβλεψης.

Σε σε παγκόσμιο επίπεδο λειτουργούν Διεθνώς Αναγνωρισμένα Κέντρα Πρόβλεψης του Διαστημικού καιρού, όπως των ΝΟΑΑ-ΝΑSΑ, ΙΖΜΙRΑΝ-Russia, Met Office-England.