Solar wind, the stream of electrically charged particles emanating from the outer atmospheric layer corona of Sun, poses threat to life form and electrical technology based modern human society. Earth’s magnetic field provide protection against the incoming сонячний вітер, відхиляючи їх. Різкий сонячний events like mass ejection of electrically charged plasma from the corona of Sun creates disturbances in the сонячний wind. Therefore, study of disturbances in the conditions of сонячний wind (called Простір weather) is an imperative. Coronal Mass Ejection (CMEs), also called ‘сонячний storms’ or ‘простір storms’ is associated with the сонячний радіо bursts. Study of сонячний radio bursts in the radio observatories can give an idea about CMEs and solar wind conditions. The first statistical study (published recently) of 446 recorded type IV radio bursts observed in the last solar cycle 24 (each cycle refers to the change in Sun’s magnetic field every 11 years), have found that the majority of Long Duration Type IV Radio Solar Bursts were accompanied by Coronal Mass Ejection (CMEs) and disturbances in the solar wind conditions.
Just the way weather on Earth is affected by the disturbances in the wind, простір weather’ is affected by the disturbances in the ‘solar wind’. But the similarity ends here. Unlike wind on Earth which is made of air comprising of atmospheric gases like nitrogen, oxygen etc, the solar wind consists of superheated plasma comprising of electrically charged particles like electrons, protons, alpha particles (helium ions) and heavy ions that continuously emanate from the sun’s atmosphere in all directions including in the direction of Earth.
Sun is the ultimate source of energy to life on Earth hence respected in many cultures as giver of life. But there is other side too. The solar wind, the continuous stream of electrically charged particles (viz. plasma) originating from the solar atmosphere poses threat to the life on Earth. Thanks to Earth’s magnetic field that deflects most of the ionising solar wind away (from the Earth) and the Earth’s atmosphere that absorb most of the remaining radiation thus providing protection from the ionising radiation. But there is more to it – in addition to threat to the biological life forms, solar wind also poses threat to electricity and technology driven modern society. The electronic and computer systems, power grids, oil and gas pipelines, telecom, radio communication including mobile phone networks, GPS, простір missions and programmes, satellite communications, internet etc. – all these can potentially be disrupted and brought to standstill by disturbances in solar wind1. Особливо в зоні ризику знаходяться астронавти та космічні кораблі. У минулому було кілька випадків, наприклад, у березні 1989 року 'Quebec BlackoutУ Канаді внаслідок потужного спалаху на сонці сильно пошкоджена електромережа. Деякі супутники також зазнали пошкоджень. Тому необхідно стежити за умовами сонячного вітру в околицях Землі – за його характеристиками, такими як швидкість і щільність, магнітне поле strength and orientation, and energetic particle levels (i.e., простір weather) will have an impact on life forms and modern human society.
Like ‘weather prediction’, can ‘простір weather’ too be predicted? What determines the solar wind and its conditions in the vicinity of Earth? Can any serious changes in простір weather be known in advance to take pre-emptive actions to minimise damaging impact on Earth? And, why at all does the solar wind form?
Сонце — це куля гарячого електрично зарядженого газу, тому вона не має певної поверхні. Шар фотосфери розглядається як поверхня Сонця, тому що це те, що ми можемо спостерігати за допомогою світла. Шари під фотосферою всередину до ядра непрозорі для нас. Сонячна атмосфера складається з шарів над поверхнею фотосфери Сонця. Це прозоре газове гало, що оточує Сонце. Якщо краще видно із Землі під час повного сонячного затемнення, сонячна атмосфера має чотири шари: хромосферу, сонячну перехідну область, корону та геліосферу.
Solar wind is formed in corona, the second layer (from outside) of the solar atmosphere. Corona is a layer of very hot plasma. While the temperature of the surface of the Sun is about 6000K, the average temperature of corona is about 1-2 million K. Called ‘Coronal Heating Paradox’, the mechanism and the processes of heating of corona and acceleration of the solar wind to very high speed and expansion into міжпланетний простір is not well understood yet, 2 хоча в нещодавній роботі дослідники намагалися вирішити це за допомогою фотонів аксійного походження (гіпотетична елементарна частинка темної матерії). 3.
Occasionally, huge amount of hot plasma is ejected from corona into the outermost layer of solar atmosphere (heliosphere). Called Coronal Mass Ejections (CMEs), the mass ejections of plasma from corona are found to generate large disturbances in solar wind temperature, velocity, density and міжпланетний magnetic field. These create strong magnetic storms in the geomagnetic field of the Earth 4. Виверження плазми з корони включає прискорення електронів, а прискорення заряджених частинок генерує радіохвилі. Як наслідок, викиди корональної маси (CMEs) також пов’язані зі спалахами радіосигналів від Сонця. 5. Таким чином, простір weather studies would involve study of timing and intensity of mass ejections of plasma from the corona in conjunction with the associated solar bursts which is a Type IV radio burst lasting for long-duration (greater than 10 min.).
Виникнення радіоспалахів у попередніх сонячних циклах (періодичний цикл магнітного поля Сонця кожні 11 років) у зв’язку з викидами корональної маси (CME) вивчали в минулому.
Одне з останніх довгострокових статистичних досліджень автором Аншу Кумарі та ін. з Гельсінський університет на радіосплески, що спостерігаються в сонячному циклі 24, проливає світло на асоціацію довготривалих, більш широкочастотних радіоспалахів (так звані сплески типу IV) з CME. Команда виявила, що близько 81% спалахів типу IV супроводжувалися викидами корональної маси (CME). Близько 19% спалахів типу IV не супроводжувалися КМЕ. Крім того, лише 2.2% CME супроводжуються радіосплесками IV типу 6.
Understanding the timing of type IV long duration bursts and the CMEs in an incremental manner will help in the design and timing of the ongoing and future простір programs accordingly, so as to lessen the impact of these on such missions and ultimately on the life forms and the civilization on Earth.
***
Список використаної літератури:
- White SM., nd. Solar Radio Bursts and Простір Weather. University of Maryland. Available online at https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Доступ 29 січня 2021 року.
- Aschwanden MJ et al 2007. Парадокс коронального нагрівання. Астрофізичний журнал, том 659, номер 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070
- Русов В.Д., Шарф І.В., та ін. 2021. Розв'язання проблеми коронального нагрівання за допомогою фотонів аксионного походження. Фізика темного всесвіту, том 31, січень 2021 р., 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746
- Verma PL., et al 2014. Корональні викиди маси та збурення в параметрах плазми сонячного вітру у зв'язку з геомагнітними бурями. Фізичний журнал: Серія конференцій 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060
- Gopalswamy N., 2011. Корональні викиди маси та сонячні радіовипромінювання. Центр даних CDAW NASA. Доступний онлайн за адресою https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Доступ 29 січня 2021 року.
- Kumari A., Morosan DE., and Kilpua EKJ., 2021. Про виникнення спалахів сонячного радіо IV типу в 24-му сонячному циклі та їх асоціацію з викидами корональної маси. Опубліковано 11 січня 2021 р. The Astrophysical Journal, том 906, номер 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878
***
