Η μαγεία της γεωμαγνητικής καταιγίδας

Η ομάδα Κοσμικής Ακτινοβολίας του τμήματος Φυσικής του ΕΚΠΑ μας απέστειλε την ανάλυση της γεωμαγνητικής καταιγίδας που σημειώθηκε στις 23 -24 Απριλίου 2023 όπου εξετάστηκαν όλες οι παράμετροι οι οποίες αναφέρονται στις καταιγίδες από ενεργά σωματίδια. Μπορεί να μη γίνουμε σοφότεροι διαβάζοντας την ανάλυση που ακολουθεί, όμως πιστεύω ότι αν παρακολουθούμε για ένα χρονικό διάστημα αυτές τις προβλέψεις θα αρχίσουμε να κατανοούμε πολλά πράγματα σχετικά με τον διαστημικό καιρό.

Ήδη από ο 2014 το Κέντρο Πρόγνωσης του Διαστημικού Καιρού της Ομάδας της Κοσμικής Ακτινοβολίας του Πανεπιστημίου της Αθήνας, υπό την καθοδήγηση και επίβλεψη της κ. Μαυρομιχαλάκη παρακολουθεί επί καθημερινής βάσεως τις φυσικές συνθήκες που επικρατούν στον διαπλανητικό χώρο καθώς επίσης και τον Ήλιο ως την πηγή διαμόρφωσης των συνθηκών αυτών.

Η εκπομπή μάζας από τον Ήλιο έχει τρεις συνιστώσες: α) την συνεχή ροή του ηλιακού ανέμου, β) τις στεμματικές εκτινάξεις μάζας (CMEs) και γ) τα ενεργητικά σωματίδια (Solar Energetic Particles – SEP).

Οι CMEs και ο ηλιακός άνεμος μεταφέρουν το μαγνητικό πεδίο της περιοχής του στέμματος του ηλίου στον διαπλανητικό χώρο σε όλη την έκταση της ηλιόσφαιρας. Όταν οι CMEs που εκτοξεύονται από τον Ήλιο φτάσουν τελικά στην Γη τότε η αλληλεπίδρασή τους με την μαγνητόσφαιρα της Γης έχει ως αποτέλεσμα τις «γεωμαγνητικές καταιγίδες» (geomagnetic storms). Οι επιπτώσεις των καταιγίδων δεν περιορίζονται στην περιοχή της μαγνητόσφαιρας αλλά παρατηρείται πληθώρα επιδράσεων από την περιοχή της μαγνητόσφαιρας μέχρι το έδαφος. Σύμφωνα με το NOAA οι Γεωμαγνητικές Καταιγίδες κατηγοριοποιούνται σε 5 επιμέρους κατηγορίες, από G1 μέχρι G5, με βάση την τιμή του δείκτη Kp. Η συγκεκριμένη γεωμαγνητική καταιγίδα της 23-24 Απριλίου 2023 ήταν πολύ ισχυρή κατηγορίας G4.

Για την δημιουργία του δελτίου πρόγνωσης η ομάδα Κοσμικής ακτινοβολίας εξετάζει πλήθος δεδομένων από δορυφόρους. Στις αναλύσεις της Ομάδας Κοσμικής ακτινοβολίας εξετάζονται κυρίως 5 βασικές κατηγορίες.

α. Η Ηλιακή δραστηριότητα (Solar Activity) όπου στην κατηγορία αυτή αναφέρεται η ηλιακή δραστηριότητα της προηγούμενης ημέρας κάνοντας αναφορά σε όλα τα φαινόμενα δίνοντας και τις σχετικές πληροφορίες όπως είναι: οι ηλιακές εκλάμψεις, με χρήση δεδομένων από τους δορυφόρους GOES , η έντασή τους, η ώρα στην οποία η ένταση έφθασε την μέγιστη τιμή της (peak time), η ενεργός περιοχή (active region – AR) στην οποία παρατηρήθηκε, καθώς επίσης και αν η ηλιακή έκλαμψη σχετίζεται με CME ή κάποια προεξοχή (prominence – filament eruption). Στην περίπτωση της CME αν είναι δυνατόν από τα δεδομένα, παρέχονται επιπλέον πληροφορίες όπως η ταχύτητά της και το εύρος της.

β. Ο Ηλιακός άνεμος και γεωμαγνητική δραστηριότητα (Solar Wind Geomagnetic Activity) όπου στην κατηγορία αυτή παρουσιάζονται βασικά χαρακτηριστικά του ηλιακού ανέμου στην περιοχή L1 της ευσταθούς ισορροπίας Lagrange μεταξύ Γης και ηλίου. Τα δεδομένα συλλέγονται από τις αποστολές ACE , DSCOVR και από την αποστολή STEREO-A . Τα βασικά χαρακτηριστικά του ηλιακού ανέμου τα οποία και αναφέρονται είναι η ταχύτητα έτσι όπως την μετρούν οι διαστημικές αποστολές στις αντίστοιχες θέσεις καθώς και η κατακόρυφη συνιστώσα του μαγνητικού πεδίου του ηλιακού ανέμου Bz, η οποία παίζει καθοριστικό ρόλο στην διαμόρφωση και ένταση των γεωμαγνητικών καταιγίδων.

γ. Τα Ηλιακά ενεργητικά σωματίδια (Solar Energetic Particle Events) όπου στην κατηγορία αυτή γίνεται αναφορά σε υψηλής ενέργειας σωματίδια τα οποία προκαλούν όπως είδαμε τις καταιγίδες ηλιακής ακτινοβολίας (Solar Radiation Storms). Στην περίπτωση αυτή αναφέρουμε το επίπεδο αύξησης του αριθμού των σωματιδίων και τον τύπο της αντίστοιχης καταιγίδας (S1 – S5). Τα δεδομένα συλλέγονται από τους δορυφόρους GOES.

δ. Οι Στεμματικές οπές (CoronalHoles) όπου στην κατηγορία αυτή αναφέρουμε την ύπαρξη και την θέση των στεμματικών οπών (coronal holes – CH) οι οποίες παρατηρούνται, καθώς μπορούν να προκαλέσουν γεωμαγνητικές καταιγίδες μέτριας έντασης η οποία κυμαίνεται από το επίπεδο G1 έως και G3. Στην περίπτωση των στεμματικών οπών είναι πολύ σημαντική η εκτίμηση του χρόνου άφιξης μίας ταχέως κινούμενης ροής του ηλιακού ανέμου ώστε να είναι όσο το δυνατόν περισσότερο ακριβής η εκτίμηση για τις αντίστοιχες γεωμαγνητικές επιπτώσεις τις προσεχείς ημέρες. Αυτό πραγματοποιείται με την βοήθεια κατάλληλου κώδικα. Στην εκτίμηση των επιπέδων αυτών είναι πολύ χρήσιμος και ο έλεγχος των αντίστοιχων αποτελεσμάτων που μπορεί να προκάλεσε η συγκεκριμένη CH κατά την προηγούμενη εμφάνισή της πριν από 27 ημέρες. Τα δεδομένα συλλέγονται από την αποστολή SDO και συγκεκριμένα από το πείραμα AIA στην περιοχή των 193 και 211 Angstrom.

ε. Πρόγνωση γεωμαγνητικής δραστηριότητας (Geophysical Activity Forecast) όπου στην κατηγορία αυτή γίνεται η εκτίμηση και παρουσίαση των γεωμαγνητικών συνθηκών που θα επικρατούν στο γεωδιάστημα. Στο σημείο αυτό λαμβάνοντας υπόψη όλα τα προηγούμενα παρέχουμε μία πρόβλεψη για την τιμή του γεωμαγνητικού δείκτη Ap. Η τιμή αυτή είναι το αποτέλεσμα ενός ημι-εμπειρικού μοντέλου το οποίο καθορίζεται κυρίως από τους εξής παράγοντες: Α) από την εποχή όπου πραγματοποιείται η πρόβλεψη, για παράδειγμα η εκτίμηση του Ap δεν μπορεί να είναι η ίδια για μία γεωμαγνητικά ήσυχη ημέρα κοντά στο ηλιακό μέγιστο και κοντά στο ηλιακό ελάχιστο αντίστοιχα, Β) την δραστηριότητα των προηγούμενων ημερών και Γ) από τα έκτακτα γεγονότα τα οποία καθορίζουν τις έντονες γεωμαγνητικές καταιγίδες όπως π.χ. οι CMEs. . Το αποτέλεσμα της ανωτέρω ανάλυσης οδηγεί στην πρόβλεψη της τιμής του δείκτη Ap (Estimated Ap Index) για την ημέρα που συντάσσεται το δελτίο πρόγνωσης καθώς επίσης και για τις επόμενες δύο ημέρες.

Πέραν αυτού του σημαντικού γεγονότος πρέπει να σας σημειώσω ότι εδώ και λίγα χρόνια έχει ανακαλυφτεί ένας άγνωστος μέχρι σήμερα μηχανισμός που ο διαστημικός καιρός επιδρά στη γήινη ατμόσφαιρα στην περιοχή των πόλων, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για την κατανόηση περιοδικών μεταβολών οι οποίες παρατηρούνται κατά τη διάρκεια του χειμώνα και μέχρι σήμερα παραμένουν ανεξήγητες.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, και προκύπτει ότι η γνώση του διαστημικού καιρού θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά τις εποχικές μετεωρολογικές προγνώσεις. Σε αυτή την μελέτη περιγράφεται πώς, μελετώντας δεδομένα από τρεις διαφορετικούς δορυφόρους που καλύπτουν μια χρονική περίοδο 11 χρόνων, οι επιστήμονες βρήκαν ότι τα ενεργητικά ηλεκτρόνια από την εξωτερική ζώνη ακτινοβολίας «Βαν Άλεν» αλληλεπιδρούν με τα ανώτερα στρώματα της γήινης ατμόσφαιρας, προκαλώντας μείωση του όζοντος.

Μάλιστα, σύμφωνα με τους ερευνητές, με αυτόν τον τρόπο η θερμοκρασία μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί έως και 5 βαθμούς Κελσίου. Το μέλλον θα δείξει ότι ο διαστημικός καιρός έχει μεγάλη επίδραση στην καθημερινότητά μας και γιαυτό η Μετεωρολογική κοινότητα πρέπει να στραφεί και προς αυτή την κατεύθυνση με εφαρμοσμένη έρευνα και συνεργασίες που ενώνουν όλο το επιστημονικό δυναμικό της χώρας για ένα καλύτερο αύριο.

Ακολουθεί το επίσημο Δελτίο ανάλυσης της γεωμαγνητικής καταιγίδας από την Δρ. Λιβαδά Μαρία Φυσικό – Μετεωρολόγο της Ομάδας Κοσμικής Ακτινοβολίας του Τμήματος Φυσικής ΕΚΠΑ.

Ακολουθήστε το News 24/7 στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις