Cuaca Angkasa, Gangguan Angin Suria dan Letupan Radio

Suria angin, aliran zarah bercas elektrik yang terpancar dari lapisan atmosfera luar korona Matahari, menimbulkan ancaman kepada bentuk kehidupan dan masyarakat manusia moden berasaskan teknologi elektrik. Medan magnet bumi memberikan perlindungan terhadap yang masuk suria angin dengan memesongkannya. Drastik suria peristiwa seperti lonjakan besar-besaran plasma bercas elektrik daripada korona Matahari menimbulkan gangguan dalam suria angin. Oleh itu, kajian gangguan dalam keadaan suria angin (dipanggil Ruang cuaca) adalah satu kemestian. Coronal Mass Ejection (CMEs), juga dipanggil 'suria ribut' atau 'ruang ribut' dikaitkan dengan suria radio pecah. Kajian tentang suria letupan radio di balai cerap radio boleh memberi gambaran tentang CME dan keadaan angin suria. Kajian statistik pertama (diterbitkan baru-baru ini) daripada 446 letusan radio jenis IV yang direkodkan yang diperhatikan dalam kitaran suria terakhir 24 (setiap kitaran merujuk kepada perubahan dalam medan magnet Matahari setiap 11 tahun), telah mendapati bahawa majoriti Radio Jangka Panjang Jenis IV Suria Letupan disertai dengan Coronal Mass Ejection (CMEs) dan gangguan dalam keadaan angin suria. 

Sama seperti cuaca di Bumi dipengaruhi oleh gangguan angin, ruang cuaca' dipengaruhi oleh gangguan dalam 'angin suria'. Tetapi persamaan itu berakhir di sini. Tidak seperti angin di Bumi yang diperbuat daripada udara yang terdiri daripada gas atmosfera seperti nitrogen, oksigen dan lain-lain, angin suria terdiri daripada plasma panas lampau yang terdiri daripada zarah bercas elektrik seperti elektron, proton, zarah alfa (ion helium) dan ion berat yang terus terpancar daripada atmosfera matahari ke semua arah termasuk ke arah Bumi.   

Matahari adalah sumber tenaga utama kepada kehidupan di Bumi oleh itu dihormati dalam banyak budaya sebagai pemberi kehidupan. Tetapi ada sisi lain juga. Angin suria, aliran berterusan zarah bercas elektrik (iaitu plasma) yang berasal dari atmosfera suria menimbulkan ancaman kepada kehidupan di Bumi. Terima kasih kepada medan magnet Bumi yang memesongkan sebahagian besar angin suria mengion (dari Bumi) dan atmosfera Bumi yang menyerap sebahagian besar sinaran yang tinggal sekali gus memberikan perlindungan daripada sinaran mengion. Tetapi ada lebih daripada itu - sebagai tambahan kepada ancaman kepada bentuk kehidupan biologi, angin suria juga menimbulkan ancaman kepada masyarakat moden yang didorong oleh tenaga elektrik dan teknologi. Sistem elektronik dan komputer, grid kuasa, saluran paip minyak dan gas, telekom, komunikasi radio termasuk rangkaian telefon mudah alih, GPS, ruang misi dan program, komunikasi satelit, internet dsb. – semua ini berpotensi terganggu dan terhenti akibat gangguan angin suria¹. Angkasawan dan kapal angkasa amat berisiko. Terdapat beberapa contoh perkara ini pada masa lalu contohnya, Mac 1989 'Quebec Blackout' di Kanada disebabkan oleh suar suria besar-besaran telah rosak teruk grid kuasa. Beberapa satelit juga telah mengalami kerosakan. Oleh itu, penting untuk memerhatikan keadaan angin suria di sekitar Bumi - bagaimana ciri-cirinya seperti kelajuan dan ketumpatan, medan magnet kekuatan dan orientasi, dan tahap zarah bertenaga (iaitu, ruang cuaca) akan memberi kesan kepada bentuk kehidupan dan masyarakat manusia moden.  

Seperti 'ramalan cuaca', bolehkah 'ruang cuaca' juga boleh diramalkan? Apakah yang menentukan angin suria dan keadaannya di sekitar Bumi? Bolehkah sebarang perubahan serius dalam ruang cuaca diketahui lebih awal untuk mengambil tindakan awal untuk meminimumkan kesan merosakkan di Bumi? Dan, mengapakah angin suria terbentuk?   

Matahari ialah bola gas bercas elektrik yang panas dan oleh itu, ia tidak mempunyai permukaan yang pasti. Lapisan fotosfera dianggap sebagai permukaan matahari kerana inilah yang boleh kita amati dengan cahaya. Lapisan di bawah fotosfera ke dalam ke arah teras adalah legap kepada kita. Atmosfera suria terbina daripada lapisan di atas permukaan fotosfera matahari. Ia adalah halo gas lutsinar yang mengelilingi Matahari. Lebih baik dilihat dari Bumi semasa gerhana matahari penuh, atmosfera suria mempunyai empat lapisan: kromosfera, kawasan peralihan suria, korona dan heliosfera.  

Angin suria terbentuk di korona, lapisan kedua (dari luar) atmosfera suria. Corona adalah lapisan plasma yang sangat panas. Manakala suhu permukaan Matahari adalah kira-kira 6000K, suhu purata korona adalah kira-kira 1-2 juta K. Disebut 'Coronal Heating Paradox', mekanisme dan proses pemanasan korona dan pecutan angin suria kepada sangat kelajuan tinggi dan pengembangan ke antara planet ruang masih belum difahami dengan baik, ² walaupun dalam makalah baru-baru ini, penyelidik telah berusaha untuk menyelesaikannya dengan cara axion (zarah asas jirim gelap hipotesis) foton asal ³.  

Kadangkala, sejumlah besar plasma panas dikeluarkan dari korona ke lapisan terluar atmosfera suria (heliosfera). Dipanggil Coronal Mass Ejections (CMEs), pelepasan jisim plasma daripada korona didapati menjana gangguan besar dalam suhu, halaju, ketumpatan dan ketumpatan angin suria. antara planet medan magnet. Ini mencipta ribut magnet yang kuat dalam medan geomagnet Bumi ⁴. Letusan plasma daripada korona melibatkan pecutan elektron dan pecutan zarah bercas menghasilkan gelombang radio. Akibatnya, Coronal Mass Ejections (CMEs) juga dikaitkan dengan letusan isyarat radio dari Matahari ⁵. Oleh itu, ruang kajian cuaca akan melibatkan kajian tentang masa dan keamatan pelepasan massa plasma daripada korona bersama-sama dengan letusan suria yang berkaitan iaitu letusan radio Jenis IV yang berpanjangan (lebih daripada 10 min.).    

Kejadian letusan radio dalam kitaran suria yang lebih awal (kitaran berkala medan magnet Matahari setiap 11 tahun) berhubung dengan Coronal Mass Ejections (CMEs) telah dikaji pada masa lalu.  

Satu kajian statistik jangka panjang baru-baru ini oleh Anshu Kumari et al. daripada Universiti Helsinki pada letusan radio yang diperhatikan dalam kitaran suria 24, memberi penerangan lanjut mengenai perkaitan letusan radio bertempoh panjang dan lebih luas (dipanggil letusan jenis IV) dengan CME. Pasukan mendapati bahawa kira-kira 81% daripada letupan jenis IV diikuti oleh lonjakan jisim korona (CME). Kira-kira 19% daripada pecah jenis IV tidak disertai oleh CME. Di samping itu, hanya 2.2% daripada CME yang disertakan dengan letupan radio jenis IV ⁶.  

Memahami masa letusan tempoh panjang jenis IV dan CME secara berperingkat akan membantu dalam reka bentuk dan pemasaan masa yang berterusan dan masa hadapan ruang program-program yang sewajarnya, untuk mengurangkan kesannya terhadap misi tersebut dan akhirnya pada bentuk kehidupan dan tamadun di Bumi. 

***

Rujukan:    

1. Putih SM., nd. Letusan Radio Suria dan Ruang Cuaca. Universiti Maryland. Boleh didapati dalam talian di https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Diakses pada 29 Jamaury 2021. 

2. Aschwanden MJ et al 2007. Paradoks Pemanasan Coronal. Jurnal Astrofizik, Jilid 659, Nombor 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  

3. Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. Penyelesaian masalah pemanasan koronal melalui foton asal axion. Fizik Alam Semesta Gelap Jilid 31, Januari 2021, 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  

4. Verma PL., et al 2014. Lentingan Jisim Koronal dan Gangguan dalam Parameter Plasma Angin Suria Berkaitan dengan Ribut Geomagnet. Jurnal Fizik: Siri Persidangan 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   

5. Gopalswamy N., 2011. Pelepasan Jisim Koronal dan Pelepasan Radio Suria. Pusat Data CDAW NASA. Boleh didapati dalam talian di https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Diakses pada 29 Januari 2021.  

6. Kumari A., Morosan DE., dan Kilpua EKJ., 2021. Mengenai Kejadian Letusan Radio Suria Jenis IV dalam Kitaran Suria 24 dan Perkaitannya dengan Pancutan Jisim Coronal. Diterbitkan pada 11 Januari 2021. Jurnal Astrophysical, Jilid 906, Nombor 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

***