우주 날씨, 태양풍 교란 및 전파 폭발

태양의 wind, the stream of electrically charged particles emanating from the outer atmospheric layer corona of Sun, poses threat to life form and electrical technology based modern human society. Earth’s magnetic field provide protection against the incoming 태양의 그들을 멀리 편향시켜 바람을 피운다. 격렬한 태양의 events like mass ejection of electrically charged plasma from the corona of Sun creates disturbances in the 태양의 wind. Therefore, study of disturbances in the conditions of 태양의 wind (called 스페이스 버튼 weather) is an imperative. Coronal Mass Ejection (CMEs), also called ‘태양의 storms’ or ‘공간 storms’ is associated with the 태양의 라디오 bursts. Study of 태양의 radio bursts in the radio observatories can give an idea about CMEs and solar wind conditions. The first statistical study (published recently) of 446 recorded type IV radio bursts observed in the last solar cycle 24 (each cycle refers to the change in Sun’s magnetic field every 11 years), have found that the majority of Long Duration Type IV Radio 태양의 Bursts were accompanied by Coronal Mass Ejection (CMEs) and disturbances in the solar wind conditions. 

Just the way weather on Earth is affected by the disturbances in the wind, 공간 weather’ is affected by the disturbances in the ‘solar wind’. But the similarity ends here. Unlike wind on Earth which is made of air comprising of atmospheric gases like nitrogen, oxygen etc, the solar wind consists of superheated plasma comprising of electrically charged particles like electrons, protons, alpha particles (helium ions) and heavy ions that continuously emanate from the sun’s atmosphere in all directions including in the direction of Earth.   

Sun is the ultimate source of energy to life on Earth hence respected in many cultures as giver of life. But there is other side too. The solar wind, the continuous stream of electrically charged particles (viz. plasma) originating from the solar atmosphere poses threat to the life on Earth. Thanks to Earth’s magnetic field that deflects most of the ionising solar wind away (from the Earth) and the Earth’s atmosphere that absorb most of the remaining radiation thus providing protection from the ionising radiation. But there is more to it – in addition to threat to the biological life forms, solar wind also poses threat to electricity and technology driven modern society. The electronic and computer systems, power grids, oil and gas pipelines, telecom, radio communication including mobile phone networks, GPS, 공간 missions and programmes, satellite communications, internet etc. – all these can potentially be disrupted and brought to standstill by disturbances in solar wind¹. 우주 비행사와 우주선은 특히 위험합니다. 1989년 XNUMX월과 같이 과거에 이에 대한 몇 가지 사례가 있었습니다. 퀘벡 정전' 캐나다에서는 대규모 태양 플레어로 인해 전력망이 심하게 손상되었습니다. 일부 위성도 피해를 입었습니다. 따라서 지구 주변에서 태양풍의 상태, 즉 속도와 밀도와 같은 특성이 어떻게 나타나는지 주시해야 합니다. 자기장 strength and orientation, and energetic particle levels (i.e., 공간 weather) will have an impact on life forms and modern human society.  

Like ‘weather prediction’, can ‘공간 weather’ too be predicted? What determines the solar wind and its conditions in the vicinity of Earth? Can any serious changes in 공간 weather be known in advance to take pre-emptive actions to minimise damaging impact on Earth? And, why at all does the solar wind form?   

태양은 뜨거운 전하를 띠는 기체의 공이므로 명확한 표면이 없습니다. 광구층은 우리가 빛으로 관찰할 수 있는 것이기 때문에 태양의 표면으로 취급됩니다. 중심을 향해 안쪽으로 광구 아래의 레이어는 우리에게 불투명합니다. 태양 대기는 태양의 광구 표면 위의 층으로 구성됩니다. 태양을 둘러싸고 있는 투명한 기체 후광입니다. 개기 일식 동안 지구에서 더 잘 볼 수 있는 태양 대기는 채층, 태양 전이 영역, 코로나 및 태양권의 XNUMX개 층으로 구성됩니다.  

Solar wind is formed in corona, the second layer (from outside) of the solar atmosphere. Corona is a layer of very hot plasma. While the temperature of the surface of the Sun is about 6000K, the average temperature of corona is about 1-2 million K. Called ‘Coronal Heating Paradox’, the mechanism and the processes of heating of corona and acceleration of the solar wind to very high speed and expansion into 행성간 공간 is not well understood yet, ² 최근 논문에서 연구자들은 액시온(가상 암흑 물질 소립자) 기원 광자를 통해 이 문제를 해결하려고 했습니다. ³.  

Occasionally, huge amount of hot plasma is ejected from corona into the outermost layer of solar atmosphere (heliosphere). Called Coronal Mass Ejections (CMEs), the mass ejections of plasma from corona are found to generate large disturbances in solar wind temperature, velocity, density and 행성간 magnetic field. These create strong magnetic storms in the geomagnetic field of the Earth ⁴. 코로나에 의한 플라즈마의 분출은 전자의 가속을 수반하고 하전 입자의 가속은 전파를 발생시킨다. 결과적으로 코로나 질량 방출(CME)은 또한 태양으로부터의 무선 신호 폭발과 관련이 있습니다. ⁵. 따라서, 공간 weather studies would involve study of timing and intensity of mass ejections of plasma from the corona in conjunction with the associated solar bursts which is a Type IV radio burst lasting for long-duration (greater than 10 min.).    

코로나 질량 방출(CME)과 관련된 초기 태양 주기(11년마다 태양 자기장의 주기적인 주기)에서 전파 폭발의 발생은 과거에 연구되었습니다.  

최근 한 장기 통계 연구 안슈 쿠마리 et al. 의 헬싱키 대학 태양 주기 24에서 관찰된 전파 폭발에 대해 CME와 장기간의 더 넓은 주파수 전파 폭발(유형 IV 폭발이라고 함)의 연관성에 대해 더 자세히 설명합니다. 연구팀은 IV형 폭발의 약 81%가 코로나 질량 방출(CME)로 이어짐을 발견했습니다. 유형 IV 버스트의 약 19%는 CME를 동반하지 않았습니다. 또한 CME의 2.2%만이 유형 IV 무선 버스트를 동반합니다. ⁶.  

Understanding the timing of type IV long duration bursts and the CMEs in an incremental manner will help in the design and timing of the ongoing and future 공간 programs accordingly, so as to lessen the impact of these on such missions and ultimately on the life forms and the civilization on Earth. 

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참조 :    

1. White SM.,  nd. Solar Radio Bursts and 스페이스 버튼 Weather. University of Maryland. Available online at https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf 29년 2021월 XNUMX일 자모리에 액세스함. 

2. Aschwanden MJ et al 2007. 코로나 가열 역설. 천체 물리학 저널, 659권, 2번. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. 액시온 기원 광자를 통한 코로나 가열 문제 솔루션. 암흑 우주의 물리학 31권, 2021년 100746월, XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. 지자기 폭풍과 관련된 태양풍 플라즈마 매개변수의 코로나 질량 방출 및 교란. Journal of Physics: Conference Series 511(2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N., 2011. 코로나 질량 방출 및 태양 전파 방출. CDAW 데이터 센터 NASA. 온라인에서 사용 가능 https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf 29년 2021월 XNUMX일에 액세스함.  

6. Kumari A., Morosan DE., Kilpua EKJ., 2021. 태양 주기 24에서 유형 IV 태양 전파 폭발의 발생 및 코로나 질량 방출과의 연관성. 11년 2021월 906일 발행. 천체 물리학 저널, 2권, XNUMX번. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

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