كيف يمكن لعاصفة شمسية كبيرة أن تغير العالم تماما؟!

وخلال المساء، يمكن رؤية الشفق القطبي، المعروف أكثر باسم الشفق القطبي الشمالي، في أقصى الجنوب مثل كولومبيا. وعادة ما تكون هذه الأضواء مرئية فقط عند خطوط العرض العليا، في شمال كندا والدول الاسكندنافية وسيبيريا.

وما اختبره العالم في ذلك اليوم، والمعروف الآن باسم حدث كارينغتون، كان عاصفة مغناطيسية أرضية ضخمة. تحدث هذه العواصف عندما تنطلق فقاعة كبيرة من الغاز شديد الحرارة تسمى البلازما من سطح الشمس وتضرب الأرض. وتُعرف هذه الفقاعة بالطرد الكتلي الإكليلي.

وتتكون بلازما القذف الكتلي الإكليلي من سحابة من البروتونات والإلكترونات، وهي جسيمات مشحونة كهربائيا. وعندما تصل هذه الجسيمات إلى الأرض، فإنها تتفاعل مع المجال المغناطيسي الذي يحيط بالكوكب.

ويتسبب هذا التفاعل في تشويه المجال المغناطيسي وضعفه، ما يؤدي بدوره إلى السلوك الغريب للشفق القطبي والظواهر الطبيعية الأخرى. ويدرس ديفيد والاس، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية بجامعة ولاية ميسيسيبي، كيف تهدد العواصف المغناطيسية الأرضية أيضا بالتسبب في انقطاع الكهرباء والإنترنت وكيفية الحماية من ذلك.

العواصف المغناطيسية الأرضية

يعد حدث كارينغتون عام 1859 أكبر حساب مسجل لعاصفة مغناطيسية أرضية، ولكنه ليس حدثا منعزلا.

وسجلت العواصف الجيومغناطيسية منذ أوائل القرن التاسع عشر، وأظهرت البيانات العلمية من عينات اللب الجليدي في القطب الجنوبي دليلا على وجود عاصفة مغناطيسية أرضية أكثر ضخامة حدثت حوالي عام 774 م، والمعروفة الآن باسم حدث مياكي. وأنتج هذا التوهج الشمسي أكبر وأسرع ارتفاع في الكربون 14، سجل على الإطلاق. وتطلق العواصف الجيومغناطيسية كميات كبيرة من الأشعة الكونية في الغلاف الجوي العلوي للأرض، والتي بدورها تنتج الكربون 14، وهو نظير مشع للكربون.

وحدثت عاصفة مغناطيسية أرضية أصغر بنسبة 60% من حدث مياكي، حوالي عام 993 م. وأظهرت العينات الجليدية الأساسية دليلا على أن العواصف المغناطيسية الأرضية واسعة النطاق ذات الشدة المماثلة لأحداث مياكي وكارينغتون تحدث بمعدل مرة كل 500 عام.

وفي الوقت الحاضر، تستخدم الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي مقياس العواصف الجيومغناطيسية لقياس قوة هذه الانفجارات الشمسية. ويوجد لـ"مقياس G" تصنيف من 1 إلى 5 مع كون G1 ثانوي وG5 متطرف. وكان من الممكن تصنيف حدث كارينغتون في فئة G5.

ويصبح الأمر أكثر ترويعا عند مقارنة حدث كارينغتون بحدث مياكي. وتمكّن العلماء من تقدير قوة حدث كارينغتون بناء على تقلبات المجال المغناطيسي للأرض كما سجلته المراصد في ذلك الوقت. ولم تكن هناك طريقة لقياس التذبذب المغناطيسي لحدث مياكي. وبدلا من ذلك، قاس العلماء الزيادة في الكربون 14 في حلقات الأشجار من تلك الفترة الزمنية.

إقرأ المزيد

العلماء يطورون "درعا غير مرئية" يمكنها إخفاء الأشياء!

وأنتج حدث مياكي زيادة بنسبة 12% في الكربون 14. وبالمقارنة، أنتج حدث كارينغتون أقل من 1% زيادة في الكربون 14، لذلك من المحتمل أن يكون حدث مياكي قزما لحدث G5 كارينغتون.

واليوم، من شأن عاصفة مغناطيسية أرضية بنفس شدة حدث كارينغتون، أن تؤثر أكثر بكثير من أسلاك التلغراف ويمكن أن تكون كارثية. ومع الاعتماد المتزايد باستمرار على الكهرباء والتكنولوجيا الناشئة، يمكن أن يؤدي أي اضطراب إلى تريليونات الدولارات من الخسائر المالية والمخاطر على الحياة التي تعتمد على الأنظمة. وستؤثر العاصفة على غالبية الأنظمة الكهربائية التي يستخدمها الناس كل يوم.

وتولد العواصف المغناطيسية الأرضية تيارات مستحثة تتدفق عبر الشبكة الكهربائية. وتتدفق التيارات المستحثة مغناطيسيا، والتي يمكن أن تزيد عن 100 أمبير، إلى المكونات الكهربائية المتصلة بالشبكة، مثل المحولات والمرحلات وأجهزة الاستشعار.

وتعادل مائة أمبير الخدمة الكهربائية المقدمة للعديد من المنازل. ويمكن أن تسبب التيارات بهذا الحجم أضرارا داخلية في المكونات، ما يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع.

ووقعت عاصفة مغناطيسية أرضية أصغر بثلاث مرات من حدث كارينغتون في كيبيك، كندا، في مارس 1989. وتسببت العاصفة في انهيار الشبكة الكهربائية المائية في كيبيك.

وخلال العاصفة، تسببت التيارات العالية المستحثة مغناطيسيا في إتلاف محول في نيوجيرسي، وتعثر قواطع دوائر الشبكة.

وبالإضافة إلى الأعطال الكهربائية، ستتعطل الاتصالات على نطاق عالمي. وستتوق أنظمة الاتصالات عالية التردد مثل الراديو من الأرض إلى الجو والموجات القصيرة والراديو من السفينة إلى الشاطئ.

ويمكن أن تتضرر الأقمار الصناعية في مدار حول الأرض بسبب التيارات المستحثة من العاصفة المغناطيسية الأرضية التي تحرق لوحات دوائرها. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى اضطرابات في الهاتف والإنترنت والراديو والتلفزيون عبر الأقمار الصناعية.

وعندما تضرب العواصف المغناطيسية الأرضية الأرض، تؤدي الزيادة في النشاط الشمسي إلى توسع الغلاف الجوي إلى الخارج. ويغير هذا التوسع كثافة الغلاف الجوي حيث تدور الأقمار الصناعية. ويخلق الغلاف الجوي عالي الكثافة جرا على القمر الصناعي، ما يؤدي إلى إبطائه. وإذا لم يتم المناورة بها إلى مدار أعلى، فيمكنها العودة إلى الأرض.

وتعد أنظمة الملاحة أحد المجالات الأخرى للاضطرابات التي قد تؤثر على الحياة اليومية. وفي الواقع، تستخدم كل وسيلة نقل، من السيارات إلى الطائرات، نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للتنقل والتتبع. وحتى الأجهزة المحمولة باليد مثل الهواتف المحمولة والساعات الذكية وعلامات التتبع تعتمد على إشارات GPS المرسلة من الأقمار الصناعية.

وفيما يتعلق بالإنترنت، يمكن لعاصفة مغناطيسية أرضية بمقياس حدث كارينغتون أن تنتج تيارات مستحثة مغناطيسيا في الكابلات البحرية والأرضية التي تشكل العمود الفقري للإنترنت بالإضافة إلى مراكز البيانات التي تخزن وتعالج كل شيء بدءا من البريد الإلكتروني والرسائل النصية، والمجموعات البيانات العلمية وأدوات الذكاء الاصطناعي. 

وقد تكون عاصفة بحجم حدث كارينغتون مدمرة للغاية لأنظمة الكهرباء والاتصالات في جميع أنحاء العالم مع انقطاع التيار المستمر في الأسابيع.

وإذا كانت العاصفة بحجم حدث مياكي، فستكون النتائج كارثية للعالم مع انقطاعات محتملة تستمر لأشهر إن لم تكن أطول. وحتى مع وجود تحذيرات من طقس الفضاء من مركز التنبؤ بالطقس الفضائي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، فإن العالم سيكون لديه بضع دقائق فقط إلى بضع ساعات من الإشعار.

المصدر: ساينس ألرت