عاصفة جيومغناطيسية هائلة سحقت درع البلازما للأرض

أعطت عاصفة مغنطيسية أرضية ضخمة في مايو 2024 للعلماء نظرة غير مسبوقة على كيفية وجود الأرض بلازما ينهار الدرع ويعاد بناؤه ببطء تحت ضغط الشمس الشديد.

وباستخدام القمر الصناعي Arase الموجود في موقع مثالي، شاهد الباحثون الغلاف البلازمي يتقلص إلى جزء صغير من حجمه المعتاد ويستغرق أيامًا للتعافي، وهو وقت أطول بكثير من المتوقع. امتدت تأثيرات العاصفة من الشفق القطبي المذهل عند خطوط العرض المنخفضة إلى تعطيل الأقمار الصناعية، نظام تحديد المواقع، والاتصالات.

العواصف الجيومغناطيسية الفائقة وحدث عيد الأم لعام 2024

تعد العاصفة المغناطيسية الأرضية أحد أقوى أشكال الطقس الفضائي، وتحدث عندما تضرب الشمس الأرض بدفعات ضخمة من الطاقة وتدفقات من الجسيمات المشحونة. أحداث بهذا الحجم غير شائعة، فهي تظهر مرة واحدة فقط كل 20-25 سنة. في الفترة من 10 إلى 11 مايو 2024، شهدت الأرض أشد عاصفة خارقة لها منذ أكثر من عقدين، وهو انفجار يعرف باسم عاصفة غانون أو عاصفة غانون. عاصفة عيد الأم.

فريق بحثي بقيادة الدكتور أتسوكي شينبوري جامعة ناغوياقام معهد أبحاث بيئة الفضاء والأرض بجمع بيانات مباشرة من هذا الحدث النادر، مقدمًا أول نظرة واضحة ومفصلة حول كيفية ضغط العاصفة الفائقة على الغلاف البلازمي للأرض (منطقة من الجسيمات المشحونة المحيطة بالكوكب). الدراسة التي نشرت في الأرض والكواكب والفضاءيكشف كيف يستجيب كل من الغلاف البلازمي والغلاف الأيوني أثناء النشاط الشمسي الشديد ويوفر رؤية جديدة قد تحسن التنبؤات المتعلقة باضطرابات الأقمار الصناعية ومشاكل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وانقطاع الاتصالات أثناء الطقس الفضائي القاسي.

منظر الصف الأمامي للقمر الصناعي لضغط تاريخي

القمر الصناعي Arase الذي أطلقته وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) في عام 2016، يسافر عبر الغلاف البلازمي للأرض ويقيس موجات البلازما والمجالات المغناطيسية. وقد سمح موقعها خلال حدث مايو 2024 بتسجيل الضغط الدراماتيكي للغلاف البلازمي وعودتها البطيئة إلى وضعها الطبيعي، والتقاط تفاصيل لم يتم ملاحظتها من قبل. كانت هذه هي المرة الأولى التي يحصل فيها العلماء على قراءات مستمرة ومباشرة للغلاف البلازمي الذي ينهار إلى هذا الارتفاع المنخفض أثناء عاصفة عظمى.

وأوضح الدكتور شينبوري: “لقد قمنا بتتبع التغيرات في الغلاف البلازمي باستخدام القمر الصناعي Arase واستخدمنا أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الأرضية لمراقبة الغلاف الأيوني – وهو مصدر الجسيمات المشحونة التي تعيد ملء الغلاف البلازمي. وأظهرت لنا مراقبة كلتا الطبقتين مدى تقلص الغلاف البلازمي بشكل كبير ولماذا استغرق التعافي وقتًا طويلاً”.

العاصفة الفائقة تجبر الغلاف البلازمي على الانهيار إلى ارتفاعات منخفضة قياسية

ويمتد الغلاف البلازمي، الذي يعمل مع المجال المغناطيسي للأرض لحماية الكوكب من الجسيمات المشحونة الضارة، لعشرات الآلاف من الكيلومترات في الفضاء. ومع ذلك، أثناء العاصفة الفائقة، اضطرت حافتها الخارجية إلى الداخل من حوالي 44000 كيلومتر فوق الأرض إلى 9600 كيلومتر فقط.

كانت العاصفة مدعومة بسلسلة من الانفجارات الشمسية القوية التي أطلقت مليارات الأطنان من المواد المشحونة نحو الأرض. وفي تسع ساعات فقط، تم ضغط الغلاف البلازمي إلى ما يقرب من خمس حجمه النموذجي. وكان انتعاشها بطيئًا على نحو غير معتاد، حيث تطلب الأمر أكثر من أربعة أيام لإعادة ملئها، وهي أطول عملية انتعاش من هذا القبيل تم توثيقها منذ أن بدأ Arase في مراقبة المنطقة في عام 2017.

“وجدنا أن العاصفة تسببت في البداية في تسخين شديد بالقرب من القطبين، ولكن أدى ذلك لاحقًا إلى انخفاض كبير في الجسيمات المشحونة عبر الغلاف الأيوني، مما أدى إلى تباطؤ التعافي. يمكن أن يؤثر هذا التعطيل المطول على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)”. دقةوأشار الدكتور شينبوري إلى أن هذه الظاهرة تتداخل مع عمليات الأقمار الصناعية وتعقد التنبؤ بالطقس الفضائي.

الشفق القطبي يندفع نحو خط الاستواء أثناء ضغط المجال المغناطيسي

خلال المرحلة الأكثر كثافة من العاصفة الفائقة، ضغط النشاط الشمسي الشديد على المجال المغناطيسي للأرض، مما سمح للجسيمات المشحونة بالسفر لمسافة أبعد بكثير على طول خطوط المجال المغناطيسي باتجاه خط الاستواء. أنتج هذا شفقًا مثيرًا للإعجاب عند خطوط عرض منخفضة بشكل غير عادي.

عادة ما يحدث الشفق القطبي بالقرب من المناطق القطبية لأن المجال المغناطيسي للأرض يوجه الجزيئات الشمسية إلى الغلاف الجوي هناك، لكن قوة هذه العاصفة حولت المنطقة الشفقية من موقعها المعتاد بالقرب من دائرتي القطب الشمالي والقطب الجنوبي إلى مناطق خطوط العرض الوسطى مثل اليابان والمكسيك وجنوب أوروبا – وهي الأماكن التي نادرًا ما يُرى فيها الشفق القطبي. كلما كانت العاصفة الجيومغناطيسية أقوى، كلما أمكن ظهور الشفق القطبي في اتجاه خط الاستواء.

العواصف السلبية والكيمياء وراء تأخر إعادة تعبئة البلازما

وبعد حوالي ساعة من وقوع العاصفة، ارتفعت الجسيمات المشحونة في الغلاف الجوي العلوي للأرض عند خطوط العرض العالية بالقرب من القطبين وتدفقت نحو الغطاء القطبي. عندما بدأت العاصفة في الهدوء، بدأ الغلاف البلازمي يمتلئ بالجسيمات من الغلاف الأيوني.

عادة، تستغرق هذه العملية يومًا أو يومين، لكن في هذه الحالة، امتد التعافي على مدى أربعة أيام بسبب ظاهرة تسمى العاصفة السلبية. أثناء العاصفة السلبية، تنخفض مستويات الجسيمات في الغلاف الجوي الأيوني بشكل حاد عبر مناطق واسعة عندما يؤدي التسخين الشديد إلى تغيير كيمياء الغلاف الجوي. وهذا يقلل من أيونات الأكسجين التي تساعد على إنتاج جزيئات الهيدروجين اللازمة لإعادة ملء الغلاف البلازمي. هذه العواصف غير مرئية ولا يتم اكتشافها إلا عن طريق الأقمار الصناعية.

الآثار المترتبة على الأقمار الصناعية ودقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والتنبؤ بالطقس الفضائي

وقال الدكتور شينبوري: “أبطأت العاصفة السلبية التعافي من خلال تغيير كيمياء الغلاف الجوي وقطع إمدادات الجزيئات إلى الغلاف البلازمي. ولم يتم ملاحظة هذا الارتباط بين العواصف السلبية وتأخر التعافي بشكل واضح من قبل”.

وتعطينا النتائج صورة أوضح عن كيفية تغير الغلاف البلازمي وكيفية تحرك الطاقة عبره. أثناء العاصفة، واجهت العديد من الأقمار الصناعية مشاكل كهربائية أو توقفت عن إرسال البيانات، وتعطلت إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وتأثرت الاتصالات اللاسلكية. إن معرفة المدة التي تستغرقها طبقة البلازما للأرض للتعافي بعد مثل هذه الأحداث أمر أساسي للتنبؤ بالطقس الفضائي وحماية تكنولوجيا الفضاء.

المرجع: “خصائص التباين الزماني والمكاني لكثافة الإلكترون في الغلاف البلازمي والأيونوسفير خلال العاصفة المغنطيسية الأرضية الفائقة في مايو 2024” 20 نوفمبر 2025، الكواكب الارضية والفضاء.
دوى: 10.1186/s40623-025-02317-3

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.