Blogul Spacesignals prezinta o parte din preocuparile mele din urmatoarele domenii: Invatamant: ca initiator si fondator al Scolii de vara "Generatia Urmatoare" ce se desfasoara, anual, la Marisel; ca student, la Scoala Doctorala a Universitatii Tehnice din Cluj-Napoca. Cercetare: Obiecte spatiale din apropierea Pamantului (NEO); telecomunicatii asigurate de sateliti artificiali; activitatea solara si vremea spatiala; Unde electromagnetice de foarte joasa frecventa. Productie: Proiectare si executie de aparate si echipamente cu scop didactic sau pentru cercetare stiintifica; consultanta si prestari de servicii in telecomunicatii terestre sau satelitare. TOATE ARTICOLELE DE PE ACEST BLOG AU FOST SCRISE DE MINE. Aproape toate fotografiile de pe blog au fost facute de mine sau cu aparatul meu foto, acolo unde apar si eu in cadru. Am participat activ la proiectarea, instalarea echipamentelor si realizarea constructiilor aferente prezentate pe acest blog. Daca aveti sugestii sau alte idei pe care doriti sa mi le comunicati, nu ezitati sa-mi scrieti la adresa de mai jos:



Tuesday, February 22, 2011

Activitatea solară şi vremea spaţială

Pe scurt:

Soarele este o stea variabilă. Această variabilitate se manifestă printr-o intensificare a activităţii solare urmată de o perioadă de acalmie. Analizând observaţiile astronomice făcute timp de câteva sute de ani se poate constata o ciclicitate a activităţii solare cu o perioadă de aproximativ 11 ani. Intensificarea activităţii solare se manifestă la nivelul solului prin apariţia aurorelor boreale sau australe, perturbaţii în telecomunicaţii terestre sau prin sateliţi, efecte biologice, perturbaţii în liniile de înaltă tensiune sau distrugeri în conductele de transport ale ţiţeiului sau gazelor naturale. Am intrat din plin într-o perioadă de creştere a activităţii solare al carui maxim se estimează a fi în anul 2013. De aceea ne aşteptăm, în perioada imediat următoare, la perturbaţii dese şi intense cauzate de intensificarea activităţii solare. În cele ce urmează mă voi referi pe scurt la mecanismele prin care se produc aceste perturbaţii.

Atmosfera Pământului

Pamântul este înconjurat de atmosferă. Pe masură ce ne îndepărtăm de suprafaţa Pământului, atmosfera devine mai rarefiată, ajungând ca la altitudini de ordinul a 1000 de kilometri să se piardă în vidul cosmic. Procesele fizice ce apar în diversele straturi ale atmosferei şi neomogenitatea pe care o prezintă aceasta în funcţie de altitudine a dus la împărţirea ei în mai multe straturi. Aceste straturi se întrepătrund, neexistând o limitare bine definită între ele. Radiaţia solară ionizează gazele neutre din atmosferă rezultând ioni pozitivi şi electroni liberi. În acest proces de ionizare, vântul solar şi radiaţia cosmică au o pondere mică în raport cu cea a radiaţiei solare. La altitudini mari radiaţia solară este intensă dar numarul de molecule din unitatea de volum este mic. Din acest motiv, procesul de ionizare nu este intens iar concentraţia ionilor este redusă. Pe măsură ce altitudinea scade, concentraţia moleculelor din atmosferă creşte, crescând şi probabilitatea de absorbţie a fotonilor. În schimb intensitatea radiaţiei solare scade datorită absorbţiei din păturile superioare ale atmosferei . Un proces opus ionizării este cel de recombinare. Electronii liberi se recombină cu ionii pozitivi rezultând din nou molecule neutre. Dependenţa de altitudine a proceselor de ionizare şi recombinare face ca la altitudini de ordinul a 300km concentraţia ionilor să fie maximă iar la altitudini mai mici de 10km acest fenomen sa fie insesizabil.Gradul de ionizare şi altitudinea diverselor straturi ale ionosferei se modifică în funcţie de radiaţia solară incidentă. Din această cauză apar variaţii în funcţie de anotimp, latitudine şi de perioadă a zilei (zi sau noapte). Pe lângă aceste modificări previzibile şi regulate, exploziile şi erupţiile solare provoacă perturbaţii subite ale ionosferei. Descărcările electrice intense şi frecvente din timpul furtunilor putenice, eclipsele de Soare (parţiale sau totale) influenţeaza şi ele diversele straturi ale ionosferei.

Activitatea solară

Din punct de vedere al influenţei Soarelui asupra planetei Pamânt, activitatea solară o putem descrie prin schema de mai jos:

Erupţiile solare (CME- Coronal Mass Ejections) constau in emisii masive de plasmă magnetizată în heliosferă. Viteza medie a particulelor constituente este de aproximativ 470km/s, fiind mai mică în perioadele de minim de activitate solară (250km/s) şi mai mare în perioadele de maxim (550km/s). Activitatea solară poate ajunge, în perioadele de maxim, la 3-4 erupţii pe zi. Vântul solar (Solar wind) este un curent de particule încărcate electric (electroni şi protoni), emis continuu din atmosfera superioară a Soarelui. Viteza medie a vântului solar este de 400km/s. Aceste particule au energie cinetică mare ce le permite să scape de atracţia gravitaţională a Soarelui şi să formeze heliosfera. Emisia radiativă comună se referă la radiaţia electromagnetică pe care Soarele o emite intr-un spectru larg, ce cuprinde unde radio, microunde, radiaţie în infraroşu, vizibil,ultraviolet, raze X sau gamma.

Exploziile solare (Solar flares) se produc în atmosfera Soarelui şi degajă, intr-un interval de timp scurt, o cantitate mare de energie electromagntică. Dacă explozia solară este foarte intensă ea poate provoca o erupţie solară (Coronal Mass Ejection). Exploziile solare sunt mai frecvente în perioadele de maxim de activitate solară şi mai rare în perioadele de minim. Soarele este o stea variabilă. Activitatea solară are o ciclicitate de aproximativ 11ani. Activitatea solară se manifestă, la nivelul Pământului, prin modificări ale ionosferei şi prin perturbarea magnetosferei. Dacă aceste modificări sunt bruşte şi majore, la nivelul solului pot să apară aurore boreale sau australe, perturbaţii în telecomunicaţii terestre sau prin sateliţi, efecte biologice, perturbaţii în liniile de înaltă tensiune sau chiar distrugeri în conductele de transport ale ţiţeiului sau ale gazelor naturale.

Efecte ale intensificării activităţii solare

Intensificarea activităţii solare poate produce efecte perturbatoare sau chiar distructive în radiocomunicaţii. Un puternic semnal perturbator va înrăutăţi raportul semnal/zgomot al liniei de transmisie , apărând în acest fel, întreruperi. Majoritatea echipamentelor de radiocomunicaţii (mai ales cele destinate recepţiei) sunt aparate sensibile, capabile să pună în evidenţă chiar şi cele mai slabe semnale radio. Dacă aceste echipamente sensibile sunt supuse unui câmp electromagnetic intens, multe din elementele semiconductoare din etajele de intrare vor fi distruse. Eruptiile solare si exploziile solare pot avea efecte distructive asupra reţelelor de distribuţie ale energiei electrice. Un câmp magnetic variabil va produce, prin inducţie, o tensiune electromotoare perturbantă în reţelele lungi de distribuţie ale curentului electric. Fluctuaţiile ce pot să apară vor fi greu de compensat, existând riscul apariţiei unor avarii majore. Tot datorită tensiunilor electromotoare induse, furtunile electromagnetice puternice pot avea efecte distructive asupra conductelor destinate transportului a gazelor naturale şi a lichidelor petroliere. Descărcările electrice necontrolate şi coroziunea electrochimică în zonele de cuplaj a conductelor pot avea efecte catastrofale. O alta categorie de efecte sunt perturbările traficului aerian, prin întreruperi ale comunicaţiilor radio sau prin dereglarea echipamentelor destinate navigaţiei. Nici efectele biologice, ce pot afecta comportamentul sau chiar sănătatea organismelor vii nu sunt de neglijat.

Importanta studierii “vremii spatiale” si a emiterii de prognoze in acest domeniu

În urmă cu 152 de ani, în 1 septembrie 1859, o puternică furtună electromagnetică a afectat liniile de telegraf şi a provocat aurore boreale atât de intense încât la lumina lor roşie sau verde se puteau citi ziarele. Fenomenul a rămas în istorie sub denumirea "Carrington Event". Un raport recent al Academiei de Ştiinţe a Statelor Unite arăta că o furtună similară ar produce societăţii noastre ultratehnologizate pagube de peste 1000 de miliarde de dolari. Pentru refacerea completă a infrastructurii high-tech, în urma unui astfel de eveniment, se estimează un necesar de 4 pana la 10 ani. Pentru comparaţie, pagubele produse de uraganul Katrina au fost evaluate la valori între 80 si 125 miliarde de dolari. Furtunile electromagnetice puternice pot avea efecte dezastruoase asupra echipamentelor de telecomunicaţii şi de navigaţie sau asupra aeronavelor aflate în zbor. Deasemenea, variatiile mari ale câmpului magnetic pot induce în liniile de înaltă tensiune curenţi importanţi ce nu pot fi compensaţi. Astfel, în data de 13martie 1989, o puternică furtună magnetică a provocat căderea sistemului de distribuţie a energiei electrice în nordul Statelor Unite şi în sudul Canadei, timp de aproape nouă ore. Pagube serioase apar şi datorită curenţilor induşi în conductele lungi de transport a petrolului sau a gazelor naturale, provocând deteriorări sau chiar explozii. Furtunile electromagnetice acţionează nefast şi asupra organismului uman. În cadrul unui studiu efectuat asupra populaţiei din Moscova s-a constatat că în timpul unor astfel de furtuni au loc foarte multe atacuri de cord. Se observă de asemenea, o reducere semnificativă a ritmului cardiac şi a presiunii arteriale.

Concluzii

Trăim alături de Soarele nostru care ne asigură existenţa pe Pământ. Soarele este un astru viu ce pulsează cu o ritmicitate de 11 ani şi trebuie să ne adaptăm la această cadenţă. Dezvoltarea actuală a societăţii ne face din ce în ce mai vulnerabili la capriciile vremii spaţiale. Va trebui să dezvoltăm modele din ce în ce mai performante pentru fenomenele asociate activităţii solare, căutând să prevedem şi să diminuăm continuu efectele negative ale modificărilor bruşte şi intense. Detectarea în timp real a exploziilor solare ne va permite să ne pregătim pentru momentul în care materia rezultată din erupţia solară asociată va interacţiona cu ionosfera, cu sateliţii artificiali ai Pământului sau va produce efecte la sol.

3 comments:

Matrika said...

Foarte interesant articolul.
Se poate prelua cu mentionarea sursei?
Va multumesc,

Olarasu

Paul Dolea said...

Puteti prelua aeticolul in intregime respectand urmatoarele conditii:
sa nu modificati titlul sau textul;
sa mentionati, imediat dupa titlu, numele meu (Paul Dolea), avand in vedere ca toate articolele de pe blog au fost scrise de mine;
sa mentionati la loc vizibil sursa cu link catre blogul meu.

Matrika said...

Va multumesc.
Mult succes.