Ο πλανήτης Γη περιβάλλεται από ένα σύστημα μαγνητικών πεδίων γνωστό ως μαγνητόσφαιρα.
Αυτό το τεράστιο σύστημα σε σχήμα κομήτη εκτρέπει τα φορτισμένα σωματίδια που προέρχονται από τον ήλιο, προστατεύοντας τον πλανήτη μας από επιβλαβείς ακτινοβολίες σωματιδίων και εμποδίζοντας τον ηλιακό άνεμο (δηλαδή, μια ροή φορτισμένων σωματιδίων που απελευθερώνονται από την ανώτερη ατμόσφαιρα του ήλιου) να διαβρώσουν την ατμόσφαιρα.
Ενώ οι προηγούμενες μελέτες έχουν συγκεντρώσει ουσιαστικά στοιχεία για τις επιπτώσεις που μπορεί να έχει ο ηλιακός άνεμος στη μαγνητόσφαιρα της Γης, η επίδραση των ηλιακών εκρήξεων (δηλαδή, ξαφνικές εκρήξεις ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στον ήλιο) είναι ελάχιστα κατανοητή. Οι ηλιακές εκλάμψεις είναι εξαιρετικά εκρηκτικά συμβάντα που μπορούν να διαρκέσουν από λίγα λεπτά έως ώρες και μπορούν να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ ή οπτικές συσκευές.
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Shandong στην Κίνα και το Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας στις ΗΠΑ πραγματοποίησαν πρόσφατα μια μελέτη που διερευνά τις επιπτώσεις που μπορούν να έχουν οι ηλιακές εκλάμψεις στη μαγνητόσφαιρα της Γης. Η εργασία τους, που δημοσιεύθηκε στο Nature, προσφέρει νέα πολύτιμα στοιχεία που θα μπορούσαν να ανοίξουν το δρόμο προς μια καλύτερη κατανόηση της δυναμικής της γεωχωρικής περιοχής. Το Geospace, το τμήμα του εξωτερικού διαστήματος που βρίσκεται πλησιέστερα στη Γη, περιλαμβάνει την ανώτερη ατμόσφαιρα, την ιονόσφαιρα (δηλαδή το ιονισμένο τμήμα της ατμόσφαιρας) και τη μαγνητόσφαιρα.
"Η μαγνητόσφαιρα βρίσκεται στην περιοχή πάνω από την ιονόσφαιρα και είναι η πλήρως ιονισμένη διαστημική περιοχή πάνω από 1000 χλμ. από το έδαφος". Ο καθηγητής Jing Liu, ένας από τους ερευνητές που πραγματοποίησαν τη μελέτη, δήλωσε στο Phys.org. "Η περιοχή περιβάλλεται από τον ηλιακό άνεμο και επηρεάζεται και ελέγχεται από το μαγνητικό πεδίο της γης και το μαγνητικό πεδίο του ηλιακού ανέμου."
Η μαγνητόσφαιρα γενικά περιγράφεται ως προστατευτικό φράγμα της Γης από τον ηλιακό άνεμο και άλλα ηλιακά σωματίδια, καθώς εμποδίζει αυτά τα σωματίδια να εισέλθουν στα άλλα προστατευτικά στρώματα του πλανήτη. Ωστόσο, προηγούμενες μελέτες έδειξαν ότι όταν η κατεύθυνση του ηλιακού ανέμου είναι αντίθετη με το μαγνητικό πεδίο της μαγνητόσφαιρας, μαγνητικές γραμμές από αυτές τις δύο περιοχές μπορούν να «συνδεθούν». Αυτό σημαίνει ότι ορισμένα σωματίδια του ηλιακού ανέμου μπορούν να μεταδοθούν απευθείας στον χώρο που περιβάλλει τη Γη.
«Αναρωτηθήκαμε: Μπορεί η διαδικασία της φωτοβολίδας, η οποία χαρακτηρίζεται από ενισχυμένη ακτινοβολία, όχι μόνο να επηρεάσει άμεσα την ιονόσφαιρα της γης, αλλά και να προκαλέσει διαταραχές στη μαγνητόσφαιρα όπως ο ηλιακός άνεμος;». Ο Liu είπε. "Για να απαντήσουμε σε αυτήν την ερώτηση, υιοθετήσαμε μια σειρά συνόλων δεδομένων παρατήρησης, τα οποία συλλέχθηκαν από παγκόσμια συστήματα δορυφορικής πλοήγησης, το ευρωπαϊκό ασύρματο δίκτυο ραντάρ σκέδασης, ιοντοσφαιρικούς δορυφόρους, δορυφόρους σεληνιακής τροχιάς και άλλα."
Ο Liu και οι συνάδελφοί του ανέλυσαν δεδομένα που συλλέχθηκαν από διαφορετικές συσκευές και δορυφόρους κατά τη διάρκεια μιας εκδήλωσης ηλιακής εκδήλωσης που έλαβε χώρα στις 6 Σεπτεμβρίου 2017. Για να το κάνουν αυτό, υιοθέτησαν ένα πρόσφατα αναπτυγμένο μοντέλο αριθμητικού γεωγραφικού χώρου που αναπτύχθηκε στο Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας. Αυτό το μοντέλο, που ονομάζεται μοντέλο θερμοσφαίρας ιονόσφαιρας μαγνητόσφαιρας υψηλής χωρικής-χρονικής ανάλυσης (LTR), αναπαράγει τις αλλαγές που προκαλούνται από ηλιακές εκλάμψεις στο σύστημα ζεύξης μαγνητόσφαιρας-ιονόσφαιρας.
Χρησιμοποιώντας το μοντέλο LTR και τα δεδομένα που είχαν συλλεχθεί προηγουμένως, οι ερευνητές μπόρεσαν να αποκαλύψουν τα ηλιακά εφέ εκδήλωσης στη μαγνητοσφαιρική δυναμική και στην ηλεκτροδυναμική σύζευξη μεταξύ της μαγνητόσφαιρας και της ιονόσφαιρας. Πιο συγκεκριμένα, παρατήρησαν μια ταχεία και μεγάλη αύξηση στη φωτονικοποίηση που προκαλείται από φλόγα της πολικής ιονοσφαιρικής Ε περιοχής σε υψόμετρα μεταξύ 90 και 150 χιλιόμετρα . Το φαινόμενο που παρατηρήθηκε από τον Liu και τους συναδέλφους του φαίνεται να έχει μια σειρά επιδράσεων στην περιοχή του γεωχωρίου, συμπεριλαμβανομένης της χαμηλότερης θέρμανσης Joule της ανώτερης ατμόσφαιρας της Γης, μια αναδιάταξη της μεταφοράς μαγνητόσφαιρας και αλλαγές στην ακουστική βροχόπτωση .
«Αποδείξαμε ότι ηλιακή έκλαμψη επιπτώσεις εκτείνονται σε όλο το γεωδιάστημα μέσω ηλεκτροδυναμικής σύζευξης, και δεν περιορίζονται, όπως πιστεύεται προηγουμένως, με την ατμοσφαιρική περιοχή όπου απορροφάται ενέργεια ακτινοβολίας. Λόγω της παρόμοιας διαδικασίας σύζευξης ηλιακής-μαγνητόσφαιρας-ιονόσφαιρας σε άλλους πλανήτες που μοιάζουν με τη γη, η μελέτη μας παρέχει επίσης νέα στοιχεία για την εξερεύνηση και την κατανόηση των επιδράσεων των ηλιακών εκρήξεων σε άλλους πλανήτες . Στη μελλοντική μου έρευνα, σκοπεύω να μελετήσω τις επιδράσεις των εκρήξεων στους πλανήτες με την ίδια μαγνητόσφαιρα (όπως ο Δίας, η Αφροδίτη και ο Κρόνος). "