آثار الرياح الشمسية على الأقمار الصناعية

إذا كنت تفكر في الشمس على أنها كرة عملاقة من الماء المغلي ، فإن الرياح الشمسية تشبه خصلات البخار التي تطفو بعيدًا عن السطح. الشمس ليست مصنوعة من الماء ، بل هي بحر من الذرات شديدة الحرارة بحيث تنفصل الإلكترونات في الخارج والبروتونات والنيوترونات في النوى عن بعضها البعض. لذا فإن الرياح الشمسية ليست مكونة من جزيئات من الماء الساخن ولكن من إلكترونات عالية الطاقة وبروتونات ونوى ذرية أخرى. تغلي الشمس دائمًا - دائمًا ما تنبعث منها سحابة من الإلكترونات والبروتونات - ولكن بين الحين والآخر تتدفق بقوة أكبر قليلاً. تنتج الفقاعات المتفجرة عالية الطاقة نفثًا إضافيًا من الجسيمات تسمى القذف الكتلي الإكليلي أو CMEs. سطح الأرض محمي من جميع تأثيرات الرياح الشمسية تقريبًا ، لكن الأقمار الصناعية ليست كذلك محظوظ.

تسافر الرياح الشمسية العادية على الأرض حوالي 400 كيلومتر في الثانية - ما يقرب من 900 ألف ميل في الساعة. لكن الرياح الشمسية تحتوي فقط على خمسة بروتونات في كل سنتيمتر مكعب. هذا أقل من مليار مليار من كثافة الهواء على الأرض. ال كثافة قليلة من الرياح الشمسية يعني أنها لا تنقل الكثير من الطاقة إلى أي شيء تصطدم به ، لذلك لن تقوم بتحريك القمر الصناعي ، ولكنها ستسخن الطبقات الخارجية للغلاف الجوي. في أوقات الرياح الشمسية الشديدة ، يسخن الغلاف الجوي أكثر ويتمدد ، مما يعني الأقمار الصناعية ذات المدارات الأقل من حوالي 1000 من المرجح أن تصل كيلومترات (620 ميلاً) في الهواء وتفقد الطاقة - مما يؤدي إلى خفض مدارات الأقمار الصناعية بما يصل إلى 30 كيلومترًا (18) اميال).

جسيمات الرياح الشمسية هي البروتونات والإلكترونات. هذه جسيمات مشحونة. عندما يصطدم تيار الجسيمات المشحونة بقمر صناعي ، فإنه يجعل الشحنات تتجمع على أسطح القمر الصناعي. هذا يمكن أن يسبب مشكلتين. أولاً ، تتراكم أجزاء مختلفة من القمر الصناعي الشحنة بشكل مختلف ، لذلك يمكن أن يتراكم فرق جهد كبير بين الأسطح المجاورة. ثانيًا ، عندما تدخل الأقمار الصناعية في الظل وخارجه ، يمكنها إطلاق الشحنة التي جمعتها. يمكن أن يؤدي كل من هذين التأثيرين إلى تفريغ سريع - مثل صاعقة صاعقة مصغرة تطلق عبر القمر الصناعي. تحتوي الأقمار الصناعية على وسائل حماية مدمجة ضد المستويات الطبيعية للرياح الشمسية ، لكن الانفجارات الشديدة المصاحبة للـ CME يمكن أن تطغى على وسائل الحماية هذه وتتلف أو تدمر الإلكترونيات.

تحتوي الرياح الشمسية على بعض الجسيمات بطيئة الحركة وبعض الجسيمات سريعة الحركة. يمكن أن تكون الجسيمات الأسرع نشطة للغاية ، لذلك يمكنها أن تقطع مباشرة من خلال الطبقات الخارجية للقمر الصناعي وتدخل في الرقائق الإلكترونية. على الرغم من أن الجسيمات مجهرية ، إلا أن الميزات الموجودة على الرقائق الدقيقة هي أيضًا مجهرية ، لذلك يمكن لهذه الجسيمات النشطة للغاية أن تدمر الإلكترونيات. على الرغم من أن الأقمار الصناعية محمية ضد هذه الجسيمات ، إلا أنها لا تستطيع الحماية من كل جسيم ممكن. أكبر حماية هي أن هذه الجزيئات عالية الطاقة نادرة.

تنطلق بعض الجسيمات المشحونة للرياح الشمسية مباشرة في الغلاف الجوي ، لكن معظمها ينحرف جانبًا بسبب المجال المغناطيسي للأرض. ينقل المجال المغناطيسي الجسيمات إلى القطبين الشمالي والجنوبي. هناك يتم توجيه الجسيمات إلى الطبقات العليا من الأيونوسفير. التدفق الجديد للجسيمات المشحونة يعبث بالإرسال اللاسلكي - يحجب بعض الإشارات ويعزز البعض الآخر. يؤدي ذلك إلى قطع الاتصال من وإلى الأقمار الصناعية ، مما يؤدي إلى تعطيل ، على سبيل المثال ، عمليات نظام تحديد المواقع العالمي.